【正文】 極電流，大小為 60mA。另外，由于在某些收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)中在低噪聲放大器前面通常會(huì)有一個(gè)濾波器，差的低噪聲放大器輸入回波損耗會(huì)惡化濾波器的性能，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。 在實(shí)際電路源端電感要做適量的調(diào)節(jié)。查閱 ATF54143 的 data sheet 文件可知它的封裝模型： 與典型的 DpHEMT 不同 ,ATF45143 并不需要在門(mén)級(jí)上加負(fù)電壓偏置 , 而是在門(mén)級(jí)加正電壓偏置。 3）穩(wěn)定衰減器 ? 型阻性衰減器是一種簡(jiǎn)易可行的改善放大器穩(wěn)定性的措施， 通常接在低 噪聲 放大器末級(jí)輸出口，有時(shí)也可以加在低噪聲放大器內(nèi)的級(jí)間，由于衰減器是阻型衰減，不能加在輸入口或前級(jí)的級(jí)間，以免影響噪聲系數(shù)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)為了保證低噪聲放大器穩(wěn)定工作還要注意使放大器避開(kāi)潛在不穩(wěn)定區(qū)。將恒定增益圓與等噪聲系數(shù)圓結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)，便能得到比較理想的結(jié)果。 低噪聲放大器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的基本原則 低噪聲放 大管的選擇原則 對(duì)微波電路中應(yīng)用的低噪聲放大管的主要要求是高增益和低噪聲以及足夠的動(dòng)態(tài)范圍，目前雙極型低噪聲管的工作頻率可以達(dá)到幾個(gè)千兆噪聲系數(shù)為幾個(gè)分貝，而砷化鎵小信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)管的工作頻率更高，噪聲系數(shù)可在 1 分貝以下。 對(duì)多級(jí)放大器而言，其噪聲系數(shù)的計(jì)算為： NF=NF1+(NF 1)/G1+(NF 1)/G1G +…… （ 23） 其中 NFn為第 n級(jí)放大器的噪聲系數(shù)， Gn 為第 n級(jí)放大器的增益 在某些噪聲系數(shù)要求非常高的系統(tǒng)，由于噪聲系數(shù)很小，用噪聲系數(shù)表示很不方便，常常用噪聲溫度來(lái)表示，噪聲溫度與噪聲系數(shù)的換算關(guān)系為： Te = T0 ( NF – 1 ) （ 24） 其中 Te 為放大器的噪聲溫 度， T0 =2900 K， NF為放大器的噪聲系數(shù) 。 ◢利用 ADS 軟件仿真設(shè)計(jì)低噪聲放大器，并完成電路圖的設(shè)計(jì)。技術(shù)的進(jìn)步，模型的完整使得 PHEMT 器件成為 2GHz無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)的主力器件。 ◢ MESFET金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管是在 GaAs基片上上同時(shí)實(shí)現(xiàn)肖特基勢(shì)壘結(jié)和歐姆接觸。 主要應(yīng)用領(lǐng)域 低噪聲放大器可以使接收機(jī)接受的的微弱信號(hào)放大，并降低噪聲的干擾，無(wú)失真的將信號(hào)放大傳給下一級(jí)電路，是通信系統(tǒng)中重要的前端必備電路，因此低噪聲放大器廣泛應(yīng)用于 微波通信、 GPS 接收機(jī)、遙感遙控、雷達(dá)、電子對(duì)抗及各種高精度測(cè)量系統(tǒng)等領(lǐng)域中，是現(xiàn)代 IC 技術(shù)發(fā)展中必 不可少的重要電 路。由放大器所引起的信噪比惡 化程度通常用噪聲系數(shù) F 來(lái)表示。在放大微弱信號(hào)的場(chǎng)合，放大器自身的噪聲對(duì)信號(hào)的干擾可能很?chē)?yán)重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。低噪聲放大器的主要作用是放大天線(xiàn)從空中接收到的微弱信號(hào)，降低噪聲干擾，以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)，所以低噪聲放大器的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)接收機(jī)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 SPICE 給出了雙極型 CMOS的非線(xiàn)性模型 BiCMOS, BiCMOS模型包括了同一硅片上的 BJTs ,N型 MOSFET和 P 型 。 自 1988 年以來(lái)，微波半導(dǎo)體器件的性能得到了迅猛的發(fā)展，增益高，噪聲低，頻率高，輸出功率大。 ◢選擇本文設(shè)計(jì)的低噪聲放大器的晶體管，并初步設(shè)計(jì)低噪聲放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)和偏置電路，穩(wěn)定性的解決方法。 輸入匹配網(wǎng)絡(luò) 微波晶體管放大器 輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 圖 二端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)的定義為放大器輸入信噪比與輸出信噪比的比值，即： NF= inout outinSN （ 21） 對(duì)單級(jí)放大器而言，其噪聲系數(shù)的計(jì)算為： ? ? 222m in 1 14s o p ts o p tN F R? ? ??? ? ? （ 22） 其中 Fmin為晶體管最小噪聲系數(shù)，是由放大器的管子本身決定的， Γ opt、Rn 和Γ s分別為獲得 Fmin時(shí)的最佳源反射系數(shù)、晶體管等效噪聲電阻、以及晶體管輸入端的源反射系數(shù) 。 除以上各項(xiàng)外，低噪聲放大器的工作頻率、工作帶寬及通帶內(nèi)的增益平坦度等指標(biāo)也很重要，設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真考慮。在對(duì)放大器進(jìn)行單項(xiàng)化設(shè)計(jì)時(shí)（假定 S12＝ 0），轉(zhuǎn)移功率增益 GT可以由如下公式表示 ： GT=G0G1G2 （ 211） 其中 G0= 211S ， G1 = 2211 1111 S????， G2= 2222 2211 S???? ， 對(duì)于特定的晶體管 S1 S22是確定的，不同的源反射系數(shù)Γ 1 和負(fù)載反射系數(shù)Γ 2 ，可以構(gòu)成恒定增益圓，設(shè)計(jì)時(shí)只須將源和負(fù)載反射系數(shù)分別匹配到相應(yīng)的圓上，便能得到相應(yīng)的增益。 一個(gè)微波管的射頻絕對(duì)穩(wěn)定條件是 ： 22 21 1 2 21 2 2 11 2SSSS ?? （ △ =|S11*S22S12*S21| ） （ 212） 2 12 2111 1S S S?? ， 2 12 2122 1S S S?? K 稱(chēng)為穩(wěn)定性判別系數(shù)， K 大于 1 是穩(wěn)定狀態(tài)，只有當(dāng)式中的三個(gè)條件都滿(mǎn)足時(shí)，才能保證放大器是絕對(duì)穩(wěn)定的。 (4) 隔離器本身端口駐波比要小。 本設(shè)計(jì)采用安捷倫公司的 ATF54143， ATF54143 是一種增強(qiáng)型偽高電子遷移率晶體管 (EpHEMT)，具有噪聲低，增益高，線(xiàn)性范圍大等特點(diǎn)，是做 2GHz頻率低噪聲放大器的很好的選擇。 在源極串聯(lián)電感后，可以增加晶體管雙端口網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部，而虛部基本保持不變，使其逐漸與最佳噪聲匹配的阻抗重合；另一方面，增加一個(gè)無(wú)源元件不會(huì)使晶體管的噪聲性能 惡化其反饋量對(duì)于帶內(nèi)帶外的電路增益、平穩(wěn)性和輸入輸出回波損耗有著巨大的作用 。其不僅僅被用于獲得低的噪聲系數(shù)，同時(shí)它還可以用于獲得更高的 IIP3，更高的增益以及輸入回波損耗。根據(jù)器件 特性選擇最佳條件，這里選取 ATF54143 的典型直流工作點(diǎn)參數(shù)： Vds=3V，Ids=60mA；偏置的方 式采用了電阻偏置，它有較好的溫度穩(wěn)定性。 S12 越大，內(nèi)部反饋越強(qiáng)，反饋量達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，將會(huì)引起放大器穩(wěn)定性變壞，甚至產(chǎn)生自激振蕩。增益約為 16dB，因此就把該點(diǎn)作為晶體管的直流工作點(diǎn)。 得到等增益圓和噪聲系數(shù)圓如下： c i r _ p t s ( 0 . 0 0 0 t o 5 1 . 0 0 0 )GaCircleR e a d o u tm4m6circleDatam5m4i n d e p ( m 4 ) =G a C i r c l e = 0 . 8 0 9 / 1 4 6 . 2 7 9g a i n = 1 6 . 1 5 3 2 9 6i m p e d a n c e = Z 0 * ( 0 . 1 1 5 j 0 . 2 9 9 )51m6i n d e p ( m 6 ) =G a C i r c l e = 0 . 5 1 5 / 1 2 6 . 8 1 1g a i n = 1 5 . 1 5 3 2 9 6i m p e d a n c e = Z 0 * ( 0 . 3 9 1 j 0 . 4 3 8 )50m5i n d e p ( m 5 ) =c i r c l e D a t a = 0 . 3 2 4 / 1 4 3 . 5 7 6n s f i g u r e = 0 . 4 9 0 6 4 5i m p e d a n c e = Z 0 * ( 0 . 5 5 1 j 0 . 2 3 6 )51 由該圖可知， m4 有最大增益時(shí)的輸入阻抗，此時(shí)最大增益為 。 結(jié)論分析 由以上系列圖可知： 輸出反射小于 27dB,輸出反射參數(shù)接近 13dB，穩(wěn)定性 1,最小噪聲系數(shù)達(dá)到，增益達(dá)到 17dB 左右，基本滿(mǎn)足