一種接收前端三級(jí)低噪聲放大器的設(shè)計(jì)
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LNA的性能很大程度上決定了雷達(dá)接收機(jī)的性能指標(biāo)。為了滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)中的功率增益，實(shí)際的LNA采用三級(jí)級(jí)聯(lián)的方式設(shè)計(jì)。
式中：Fn，GAn，(IIP3)n分別為LNA每級(jí)的噪聲系數(shù)(這里n=1，2，3)，功率增益和三階交調(diào)參數(shù)。
從式(6)、式(7)不難得出：
(1)降低模塊的噪聲系數(shù)，主要是降低前級(jí)電路的噪聲系數(shù)；
(2)為了降低后續(xù)電路的噪聲對(duì)整個(gè)模塊的噪聲影響，前級(jí)模塊需要提供適當(dāng)?shù)脑鲆妫?br /> (3)要提高模塊的線性度，除了提高各級(jí)電路的線性度之外，各級(jí)的增益不能太高。
為了滿足整個(gè)LNA的噪聲要求，第一級(jí)放大器應(yīng)主要面向優(yōu)化噪聲設(shè)計(jì)，以得到最小的噪聲系數(shù)，整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)基本取決于第一級(jí)的噪聲系數(shù)。第二級(jí)放大器應(yīng)在面向噪聲優(yōu)化的同時(shí)，提供一定的增益和線性度，以避免整個(gè)放大器的增益過低。第三級(jí)放大器主要面向線性度的優(yōu)化，通過諸如增大發(fā)射極電感的大小和晶體管偏置電流等手段，可以有效地提高1 dB功率壓縮點(diǎn)輸出功率，但是增益會(huì)受到一定的影響。
基本放大器采用共源共柵結(jié)構(gòu)，既可以增加輸入／輸出的隔離度，又降低了Ld1和M2間的Miller效應(yīng)。同時(shí)，M1與M2之間接入電感Ld1，有助于改善放大器的增益和噪聲情況。
在三級(jí)電路設(shè)計(jì)中，最復(fù)雜的是第三級(jí)電路。第三級(jí)放大器要滿足1 dB功率壓縮點(diǎn)輸出不小于10 dBm的要求，因此主要是面向優(yōu)化線性度設(shè)計(jì)。放大器的電路圖如圖3所示，放大器的輸出功率三階交調(diào)點(diǎn)可以由式(8)來估計(jì)：
從式(8)中可以看出要提高放大器的線性度，可以通過提高放大管的Vce電壓和集電極電流Ic。由于Vce不會(huì)很高，主要就是通過提高集電極電流Ic來提高放大器的線性度，但是一味地提高電流也會(huì)帶來功耗的增加。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187853.htm
增加發(fā)射極電感可以提高1 dB功率壓縮點(diǎn)的輸出功率，但是放大器的增益會(huì)隨之降低，同時(shí)1 dB功率壓縮點(diǎn)的輸入會(huì)增大，加大對(duì)前一級(jí)放大器線性度的壓力。所以發(fā)射極電感只能選擇一個(gè)合適的感值，不能過大。
3 LNA仿真結(jié)果
仿真結(jié)果如圖4、圖5所示。
評(píng)論