GPS接收機低噪聲放大器設計
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1 GPS接收機低噪聲放大器的設計
設計的LNA主要指標為：工作頻率為1 520～1 600 MHz；噪聲系數(shù)NFO．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。在設計低噪聲放大器前，首先要建立晶體管的小信號模型，一般公司都會提供具有現(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)，設計反τ型匹配網(wǎng)絡，該匹配網(wǎng)絡由集總元件電感、電容構(gòu)成。選擇電感時，要選擇高Q電感。為了在模擬仿真中能夠與實際情況相符合，選用Murata公司的電感和電容模型。這里選用貼片電感型號為LQWl8，貼片電容型號為GRMl8，電感LQWl8在1．6 GHz典型Q值為80。
1．2 直流偏置
在設計低噪聲放大器中，設計直流偏置的目標是選擇合適的靜態(tài)工作點，靜態(tài)點的好壞直接影響電路的噪聲、增益和線性度。由電阻組成的簡單偏置網(wǎng)絡可以為ATF-54143提供合適的靜態(tài)工作點，但溫度性較差?？捎糜性雌镁W(wǎng)絡彌補溫度性差的缺點，但有源偏置網(wǎng)絡會使電路尺寸增加，加大了電路板排版的難度以及增加了功率消耗。在設計實際電路中，要根據(jù)具體情況選擇有源偏置網(wǎng)絡，或是電阻偏置網(wǎng)絡。就文中的LNA而言，考慮到結(jié)構(gòu)和成本，這里選擇電阻無源偏置網(wǎng)絡。采用Agilenl的ATF54143，根據(jù)該公司給出的datasheet指標，設計Vds=3．8 V、Ids=ll mA偏置工作點。因為在電流為llmA時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)定性設計
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穩(wěn)定，有兩種方法可以判斷該器件是無條件穩(wěn)定。第一種方法
第二種方法：用s參量組合成的檢測標準，只有單一參量μ，其定義為
要使電路穩(wěn)定通常有兩種方法：第一種，在場效應管漏極端加阻性負載，能夠在很寬的頻段內(nèi)使器件產(chǎn)生等阻抗，從而獲得寬帶穩(wěn)定性。其缺點是阻性終端要消耗一些能量，降低輸出功率；第二種，在源極與地之間加電感，可引起串聯(lián)負反饋，使器件增益下降，但穩(wěn)定性提高了。在微波電路中，源極負反饋可以是電感集總元件，也可以是一段短傳輸線，本設計采用前者。
仿真結(jié)果如圖2，圖3所示，可以看出在l 520～l 600 MHz的范圍內(nèi)輸入輸出及整體穩(wěn)定性都>1，因此電路在帶內(nèi)穩(wěn)定。
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