【正文】 對(duì)于低噪聲放大器，首先考慮的是噪聲系數(shù)，所以這里優(yōu)先考慮噪聲系數(shù)。 S21 越大，則放大以后的功率越強(qiáng)。 因此，輸入端匹配的目的就是在保持較好的增益和 IIP3 的同時(shí)獲取更好的回波損耗和噪聲系數(shù)。因此 ,atf54143 的偏置電路更像是雙極型晶體管的偏置電路。 為改善微波管自身穩(wěn)定 性，有以下幾種方式： 1）串接阻抗負(fù)反饋 在 MESFET 的源極和地之間串接一個(gè)阻抗元件，從而構(gòu)成負(fù)反饋電路。 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。 二、 低噪聲放大器的 原理 分析與研究 低噪聲放大器的基本結(jié)構(gòu) 低噪聲放大器由輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、微波晶體管放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)組成。這是一個(gè)受柵極電壓控制的多數(shù)載流子器件。理想放大器的噪聲系數(shù) F＝ 1（ 0 分貝） ，其物理意義是輸出信噪比等于輸入信噪比。 主要功能 隨著通訊工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)各種無(wú)線通訊工具的要求也越來(lái)越高，功率輻射小、作用距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大已成為各運(yùn)營(yíng)商乃至無(wú)線通訊設(shè)備制造商的普遍追求，這就對(duì)系統(tǒng)的接收靈敏度提出了更高的要求，我們知道，系統(tǒng)接收靈敏度的計(jì)算公式如下： S=174+ NF+10 ㏒ BW+S/N 由上式可見(jiàn)，在各種特定（帶寬、解調(diào) S/N 已定）的無(wú)線通訊系統(tǒng)中，能有效提高靈敏度的關(guān)鍵因素就是降低接收 機(jī)的噪聲系數(shù) NF，而決定接收機(jī)的噪聲系數(shù)的關(guān)鍵部件就是處于接收機(jī)最前端的低噪聲放大器。 ◢ HBT 異質(zhì)結(jié)雙極結(jié)晶體管是為了提高 GaAs BJT 的發(fā)射效率于 1965 年提出，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展工程，而 1985 年出現(xiàn)的 SiGe BJT 最大結(jié)溫 Tj,max 僅為155℃呈現(xiàn)出良好的微波特性。 低噪聲放大器的基本指標(biāo) 低噪聲放大器的二端口網(wǎng)路的基本結(jié)構(gòu)圖，如圖 所示。實(shí)際設(shè)計(jì)中由于要兼顧到放大器的增益，通常我們不取最小噪聲系數(shù)。 用以改善穩(wěn)定性的隔離器應(yīng)該具有的特性是： (1) 頻帶必須很寬，要能夠覆蓋低噪聲放大器不穩(wěn)定頻率范圍； (2) 反向隔離度并不要求太高； (3) 正向衰減只需保證工作頻帶之內(nèi)有較小衰減，以免影響整機(jī)噪聲系數(shù)，而工作頻帶外，則沒(méi)有要求。為確保 ATF54143 在盡可能寬的頻帶內(nèi)保持穩(wěn)定，這里采取源極引入串聯(lián)感性反饋的方法，電感采用一段很細(xì)的微帶線來(lái)代替 。 直流偏置電路為放大器提供合適的電壓和電流，使得晶體管工作于要求的靜態(tài)工作點(diǎn)，并在晶體管參數(shù)和溫度變化的范圍內(nèi)，保持靜態(tài)工作點(diǎn)的恒定。 設(shè)計(jì)目標(biāo)如下： ◢工作頻率 ~ ISM 頻段 ◢噪聲系數(shù) NF ◢增益 Gain15 ◢ VSWRin,VSWRout 五 、 ADS 軟件仿真 設(shè)計(jì) 和結(jié)論 ADS 仿真設(shè)計(jì) 直流分析 DC TRacing 設(shè)計(jì) LNA 的第一步是確定集體管的直流工作點(diǎn) . 圖 直流偏置曲線 由上圖可知，在 2GHz 時(shí)，當(dāng) V=2v 且 I=20mA 時(shí)， F 接近最小值。（從這里可以得到：前面輸入端匹配的原理有些問(wèn)題，參觀參考書(shū)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 9 . 0 5 72 . 4 6 0 G H z1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 51 . 0 4 . 0 4 0 3 0 2 0 1 0010 5 020f r e q , G H zdB(SP3.SP.S(2,1))其實(shí)上圖就是增益： 我們接著給出增益曲線： 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 50 . 0 4 . 0 4 0 2 0020 6 040f r e q , G H zSP1.MaxGain1R e a d o u tm3m3f r e q =S P 1 . M a x G a i n 1 = 1 6 . 8 0 92 . 4 5 0 G H z 可以發(fā)現(xiàn)，兩者基本一致。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。通過(guò)電路分壓，從饋電電