【正文】 ........................................................................... 21 直流分析 DC TRacing ............................................................ 21 偏置電路的設(shè)計(jì) ........................................................................ 21 穩(wěn)定性分析 ................................................................................. 22 噪聲系數(shù)園和輸入匹配 ............................................................. 22 最大增益的輸出匹配 ................................................................. 25 結(jié)論分析 ............................................................................................... 30 需要仿真源文件，請(qǐng)?jiān)诳臻g留言 一、設(shè)計(jì)的 背景和目的 低噪聲放大器 在無線通信系統(tǒng)中，為了提高接受信號(hào)的靈敏度，一般在接收機(jī)前端放置低噪聲放大器用來提高增益并降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。在工作頻率和信源內(nèi)阻均給定的情況下，噪聲系數(shù)也和晶體管直流工作點(diǎn)有關(guān)。 VBIC 模型是 GummelPoon 模型的發(fā)展伸； MEXTRAM 模型零極點(diǎn)少，故比 Philips 模型收斂快。 1980 年提出的這種器件，近幾年來才有大量工程 應(yīng)用。 微波晶體管放大器還在向更高工作頻率、低噪聲、寬頻帶、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。一般采用電感，電容或微帶線來完成匹配電路。 這種失配在某些情況下會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，一般情況下，為了減小放大器輸入端失配所引起的端口反射對(duì)系統(tǒng)的影響，可用插損很小的隔離器等其他措施來解決。圓上每一點(diǎn)代表一個(gè)能產(chǎn)生恒定噪聲系數(shù) NF 的源反射系數(shù)。微波管的 S21 代表電壓波的正向傳輸系數(shù)，也就是放大倍數(shù)。 2） 用鐵氧體隔離器 鐵氧體隔離器應(yīng)該加在天線與放大器之間，假定鐵氧體隔離器的正向功率衰減微為 ?，反向功率衰減為 ?，且 ??1， ??1。 我們?cè)谶x取低噪聲放大器管通?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行 考慮： 1） 微波低噪聲管的噪聲系數(shù)足夠小工作頻段足夠高，晶體管的 fT 一般要比工作頻率高 4 倍以上，現(xiàn)在 PHEMT 場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)在 2GHz 可在 左右， 工作頻率高端可達(dá)到 6GHz。 圖 ATF54143 的封裝模型 ATF54143 的特征： 1. 高線性度 2. 增強(qiáng)型技術(shù) 3. 低噪聲系數(shù) 4. 優(yōu)異的穩(wěn)定性 5. 800 微米柵極寬度 6. 低成本的表面小封裝 SOT_343 7. 帶盤式包裝選擇 在本設(shè)計(jì)中選用的典型工作點(diǎn)為： VDS=3V,IDS=60mA。通常，過大的源極電感量值所帶來的邊緣效應(yīng)表現(xiàn)為超高頻 端的增益值出現(xiàn)峰化及整體的合成振蕩。 偏置電路 射頻有源電路通常都需要提供直流供電網(wǎng)絡(luò)，使射頻有源器件能工作在特定的電壓電流下，在晶體管放大電路中，偏置電路為晶體管提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，如果偏置 電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)影響電路的功率增益、噪聲系數(shù)，甚至?xí)?dǎo)致放大電路的不穩(wěn)定。通過電路分壓，從饋電電壓 Vdc分別使 Vds=3V， Vgs=，實(shí)現(xiàn) ATF54143 工作于工作點(diǎn)。 用于低噪聲放大器的印制板應(yīng)具有損耗小，易于加工，性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，材料的物理和電氣性能均勻（特別是介電常數(shù)和厚度），同時(shí)對(duì)材料的表面光潔度有一定要求，通常我們可以采用以 FR4（介電常數(shù) 4~5 之間），為基片的 板材，如電路要求較高可采用以氧化鋁陶瓷等材料為基片的微波板材，在 PCB 布板中則要考慮到鄰近相關(guān)電路的影響，注意濾波、接地和外電路干擾問題設(shè)計(jì)中要滿足電磁兼容設(shè)計(jì)原則。具體的電路由于集成到總電路里面，這里的相關(guān)電路最后給出結(jié)果。 在這里匹配的思路如下： 為了源全部輸出，因此必須無反射，即加輸入匹配網(wǎng)絡(luò)后等效輸入阻抗為50 歐姆，且從輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端看去，其等效阻抗 為得到最小噪聲系數(shù)阻抗的共軛值。（從這里可以得到：前面輸入端匹配的原理有些問題，參觀參考書也是如此） 其匹配圓如圖所示： 得到其輸出匹配電路： 至此，我們得到整體的放大器的原理圖如下： 由此，我們得到相關(guān)指標(biāo)如下圖所示： 輸入駐波比： 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 51 . 0 4 . 0102030040f r e q , G H zSP3.VSWR1R e a d o u tm6m6f r e q =S P 3 . V S W R 1 = 1 . 0 9 02 . 4 6 0 G H z1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 51 . 0 4 . 010203040050f r e q , G H zSP3.VSWR2R e a d o u tm7m7f r e q =S P 3 . V S W R 2 = 1 . 5 3 22 . 4 6 0 G H z 最小噪聲系數(shù)： 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 50 . 0 4 . 01020304050060f r e q , G H zNFminR e a d o u tm1m1f r e q =N F m i n = 0 . 4 9 92 . 4 5 0 G H z 穩(wěn)定性： 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 50 . 0 4 . 05 . 0 E 51 . 0 E 61 . 5 E 60 . 02 . 0 E 6f r e q , G H zSP1.StabFact1R e a d o u tm5m5f r e q =S P 1 . S t a b F a c t 1 = 1 . 0 1 72 . 4 6 0 G H z S 參數(shù)： 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 50 . 0 4 . 0 2 5 2 0 1 5 1 05 3 00f r e q , G H zdB(SP1.SP.S(1,1))R e a d o u tm2m2f r e q =d B ( S P 1 . S P . S ( 1 , 1 ) ) = 2 7 . 9 7 02 . 4 5 0 G H z0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 50 . 0 4 . 0 1 5 1 05 2 00f r e q , G H zdB(SP1.SP.S(2,2))R e a d o u tm4m4f r e q =d B ( S P 1 . S P . S ( 2 , 2 ) ) = 1 2 . 2 6 82 . 4 5 0 G H z 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 51 . 0 4 . 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 8 0 1 0f r e q , G H zdB(SP3.SP.S(1,2))R e a d o u tm8m8f r e q =d B ( S P 3 . S P . S ( 1 , 2 ) ) = 1