科技创新研究国际杂志
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Kunal Subhash Khandelwal博士
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LNA设计因同时需求而面临不同挑战,如良好的晶体管选择、适当的DC偏差网络、高增益、低噪声图、良好的输入输出匹配电路、高线性与良好稳定性论文选择Avago技术ATF-58143Q点结果 DC-Bias稳定分析使用AgilentADS提供
关键字 |
| LNA、UWB、GASpHMET、稳定条件、阻抗匹配、ADS |
导 言 |
| 无线通信系统强劲传输和接收性能需求因现代技术密集社会而急剧增长无线通信接收器需要能够检测并放大接收的低功率信号而不增加更多噪声低噪声放大器常被用作这些接收器的第一阶段设计LNA交换或适配增噪声问题始终是一个挑战 |
| A.超异差接收器 |
| LNA基本功能是放大非常弱接收信号同时最小化噪声电量在LNA降低向期望信号添加干扰信号的可能性前插入BPF,即放大器无法加载其他高功率信号LNA输出回馈混合器使用将接收无线电信号转换为低频信号局部振荡器定频率接近RF输入值,混音器输出量相对较低,并可由IF带通滤波过滤器滤出高增益IF放大器提高滤波信号的功率度,因此基带信息可免变回 |
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二.LNA设计板 |
| LNA设计过程在下一节逐步描述 |
| A.LNA性能交换 |
| 不同的应用对LNA性能有不同的要求三大权衡取益功率效率,线性比排水源dc电流和LNA增益接收器动态范围 |
| .b.晶体管选择 |
| 两种常用微波晶体管如下: |
| 硅双极晶体管 |
| 异效果晶体管 |
| a.金属半导体场效果晶体管 |
| b.高电流晶体管 |
| 开工4GHz下方应用BJTs有几大长处: |
| 高成熟技术并因此降低成本并证明可靠性 |
| 低噪BJTs操作偏差流低 |
| +++bjts更容易匹配宽带宽并通常无条件稳定在4GHz下 |
| 最佳源阻抗BJTs低噪操作 |
| 二叉GASFET优异BJTs |
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| +++低噪声图 |
| C.DC比兴 |
| 晶体管使用前必须偏向适当的操作点晶体管可按所需值工作并实现少功耗HEMT设计时,应参考晶体管数据表,适当选择VDS和IDS |
| 公元前放大器电量增益方程 |
| 放大电路可建模二港网络如下s源反射系数 |
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| 从图2显示电源定义如下: |
| PAVS-源码供电 |
| PAVN-网络供电 PIN-输入PL-负载供电 |
| GP=PL/PIN;GA=PAVN/PAVS;Tracker电量增益=GT=PL/PAVS |
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| E.放大器噪声对低噪声放大器而言,噪声特征是设计师在设计过程需要特别注意的在一个通信系统里,LNA噪声特征决定系统噪声比,并将成为数据比例传输的瓶核多级LNA使用下列公式计算NF |
| NF=NF1+/G1+NF3-1/G1G2 |
| NF系统噪声图 |
| NFN是NO.N级噪声图 |
| 从(1)可见第一阶段噪声性能决定LNA噪声特征,二级效果因第一阶段增益而减第一阶段应保证低噪声数字高增益以获得LNA良好的噪声性能F.放大器稳定性设计振荡如果LNA不稳定则可能实现,这将导致设计失效稳定有两种类型:无条件稳定与条件稳定条件稳定性表示它只能稳定在一定范围被动源码和负载阻抗极不稳定反之,无条件稳定能保证网络稳定,供所有被动源码和负载阻抗万一可行,设计师应拥有无条件稳定总体说来,我们判断LNA通过K-NQ测试是否无条件稳定可证明,如果满足下列必要和充分条件,LNA将无条件稳定: |
| K=(1-QS112-QS222 |
| s11S22-S12S21## |
| k-QQ3测试无法比较两个或两个以上设备相对稳定性Marion LeeEdwards于1992年提出了确定无条件稳定的新标准S11+#S12S11+# |
| 4++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++有许多方法提高LNA稳定性,例如源负反馈使用减值网络设计中使用源负反馈以确保LNA无条件稳定 |
| G.IMN和OMN |
| LNA输入输出必须稳定输入和输出阻抗实现最大增益,输入和输出匹配网络同时并发与晶体管匹配最大功率从输入匹配网络转晶体管实值系统阻抗 |
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| (5) 最大功率从晶体管转到输出匹配网络 |
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| H.放大器型式 |
| QQQ反射匹配放大器 |
| +++回馈放大器 |
| 平衡放大器 |
| QQ分发放大器 |
三.选择MicroweveCAD工具 |
| 计算优化允许完全敏感度分析并引导更精确设计名道优先设计成功完成最终设计耗时少得多,比传统方法成本效益高 |
| 短波设计软件概述如下: |
| aWR微波办公室 |
| 敏智学 |
| 软设计器RF |
| 敏捷ADS |
| HSPICE/SONET/LINC2 |
| CadencespectreRF |
| WIPL-D |
| PedasoftEM最高 |
| IE3Dsd |
四.果实 |
| 敏捷ADS工具获取结果 |
| 开工点定 |
| Q点取数据表,即中频245千兆赫最小噪声图 |
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V级结论 |
| 本文讨论LNA设计关键任务多步骤要求每步都适当注意论文用Avago技术网站s2p文件讨论Q点分析、DC-Bias分析、稳定分析下图245GHz稳定因子阻抗和无阻阻模拟使用ADS工具 |
引用 |
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