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低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，LNA)廣泛應(yīng)用于射電天文、衛(wèi)星接收、雷達(dá)通信等收信機(jī)靈敏度要求較高的領(lǐng)域，主要作用是放大所接收的微弱信號(hào)、降低噪聲、使系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)。而噪聲系數(shù)(Noise Figure，NF)作為其一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)直接反映整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度，所以LNA設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。
1 GPS接收機(jī)低噪聲放大器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的LNA主要指標(biāo)為：工作頻率為1 520～1 600 MHz；噪聲系數(shù)NF<O．50 dB；增益G>16．0 dB；輸入駐波比<2；輸出駐波比<1．5。
1．1 器件選擇
選擇合適的器件，考慮到噪聲系數(shù)較低、增益較高，所以選擇PHEMT GaAsFET低噪聲晶體管。在設(shè)計(jì)低噪聲放大器前，首先要建立晶體管的小信號(hào)模型，一般公司都會(huì)提供具有現(xiàn)成模型的放大器件。這里選擇Agilent公司的生產(chǎn)的ATF-54143。1．52～1．60 GHz頻帶內(nèi)，設(shè)計(jì)反τ型匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)由集總元件電感、電容構(gòu)成。選擇電感時(shí)，要選擇高Q電感。為了在模擬仿真中能夠與實(shí)際情況相符合，選用Murata公司的電感和電容模型。這里選用貼片電感型號(hào)為L(zhǎng)QWl8，貼片電容型號(hào)為GRMl8，電感LQWl8在1．6 GHz典型Q值為80。
1．2 直流偏置
在設(shè)計(jì)低噪聲放大器中，設(shè)計(jì)直流偏置的目標(biāo)是選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)點(diǎn)的好壞直接影響電路的噪聲、增益和線性度。由電阻組成的簡(jiǎn)單偏置網(wǎng)絡(luò)可以為ATF-54143提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，但溫度性較差。可用有源偏置網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)溫度性差的缺點(diǎn)，但有源偏置網(wǎng)絡(luò)會(huì)使電路尺寸增加，加大了電路板排版的難度以及增加了功率消耗。在設(shè)計(jì)實(shí)際電路中，要根據(jù)具體情況選擇有源偏置網(wǎng)絡(luò)，或是電阻偏置網(wǎng)絡(luò)。就文中的LNA而言，考慮到結(jié)構(gòu)和成本，這里選擇電阻無(wú)源偏置網(wǎng)絡(luò)。采用Agilenl的ATF54143，根據(jù)該公司給出的datasheet指標(biāo)，設(shè)計(jì)Vds=3．8 V、Ids=ll mA偏置工作點(diǎn)。因?yàn)樵陔娏鳛閘lmA時(shí)ATF-54143性能較好。電阻R3為100 Ω；R2為680 Ω；R1為60 Ω，如圖1所示。
1．3 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
放大器的穩(wěn)定性是放大器中需要考慮的重要因素。需要在工作頻率下絕對(duì)穩(wěn)定，有兩種方法可以判斷該器件是無(wú)條件穩(wěn)定。第一種方法
