微波低噪聲放大器的設(shè)計(jì)與仿真

　　2.2 放大器增益

　　放大器的增益定義為放大器輸出功率與輸入功率之比：

G=Pout／Pin (7)

　　通常提高低噪聲放大器的增益對(duì)降低整機(jī)的噪聲系數(shù)非常有利，但低噪聲放大器的增益過(guò)高會(huì)影響整個(gè)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。所以，一般來(lái)說(shuō)，低噪聲放大器的增益確定應(yīng)與系統(tǒng)的整機(jī)噪聲系數(shù)、接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍等結(jié)合起來(lái)考慮。

　　2.3 反射系數(shù)

　　由式(3)可知，當(dāng)Γs=Γopt時(shí)，放大器的噪聲系數(shù)最小，NF=NFmin，但此時(shí)從功率傳輸?shù)慕嵌葋?lái)看，輸入端會(huì)失配，所以，放大器的功率增益會(huì)降低，但有些時(shí)候，為了獲得最小噪聲，適當(dāng)?shù)臓奚恍┰鲆嬉彩堑驮肼暦糯笃?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用的一種辦法。

　　另外，低噪聲放大器的輸入輸出駐波比、動(dòng)態(tài)范圍、工作頻率、工作帶寬及帶內(nèi)增益平坦度等指標(biāo)也很重要，設(shè)計(jì)時(shí)也需加以考慮。

　　3 電路仿真設(shè)計(jì)

　　本電路設(shè)計(jì)要求的頻率范圍為1.95～2.05GHz，噪聲系數(shù)：為Nf應(yīng)小于2 dB，帶內(nèi)增益為G大于10 dB，輸入，輸出阻抗為50 Ω。現(xiàn)以上述指標(biāo)來(lái)進(jìn)行電路晶體管的選擇以及ADS仿真。

　　3.1 晶體管的選擇

　　根據(jù)放大器的性能要求，本設(shè)計(jì)選用HP公司的AT-41511作為核心器件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于在ADS軟件中包含有這種型號(hào)晶體管的器件模型，因此，在設(shè)計(jì)和仿真過(guò)程中可以直接使用，而不必再自己建造器件模型。

　　3.2 ADS仿真綜合指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

　　仿真時(shí)，可將噪聲系數(shù)、放大器增益、穩(wěn)定系數(shù)全部加入優(yōu)化目標(biāo)中進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)對(duì)帶內(nèi)放大器增益的限制來(lái)滿足增益平坦度指標(biāo)，最終達(dá)到各個(gè)指標(biāo)要求。反復(fù)調(diào)整優(yōu)化方法并優(yōu)化目標(biāo)中的權(quán)重(Weight)，也可以對(duì)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。但是，對(duì)部分電路指標(biāo)的優(yōu)化也可能導(dǎo)致其它某些指標(biāo)的惡化，此時(shí)可以根據(jù)需要增加一些優(yōu)化變量。

　　圖2所示是經(jīng)過(guò)一次隨機(jī)優(yōu)化的S參數(shù)圖。

　　仿真結(jié)果表明，該電路基本上已經(jīng)達(dá)到了比較好的性能，且具有良好的輸入輸出匹配，較高的增益和穩(wěn)定系數(shù)，同時(shí)噪聲系數(shù)也比較好。

　　3.3 封裝模型仿真設(shè)計(jì)

　　進(jìn)行完sp模型設(shè)計(jì)以后，還需要將sp模型替換為封裝模型來(lái)做進(jìn)一步設(shè)計(jì)。具體需要進(jìn)行的工作如下：