S波段低噪聲放大器的ADS仿真與設(shè)計(jì)

摘要：介紹低噪聲放大器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，并重點(diǎn)介紹了低噪聲放大器的主要性能指標(biāo)：噪聲系數(shù)、功率增益、駐波比、穩(wěn)定性等。以ATF38143晶體管為例介紹了ADS仿真軟件設(shè)計(jì)低噪聲放大器的方法和主要步驟。采用三級級聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出滿足指標(biāo)的S波段低噪聲放大器鏈路。該放大器鏈路的指標(biāo)為噪聲系數(shù)小于1.2，功率增益大于50dB，增益平坦度小于0.5dB，VSWR小于1.8的低噪聲放大器，帶寬為6MHz，并具有一定的帶外抑制能力。

關(guān)鍵詞：低噪聲放大器；噪聲系數(shù)；ATF38143；ADS；S波段

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.2.008式中NFmin為晶體管最小噪聲系數(shù)，由放大器的管子本身決定；Γopt、RN、和Γs分別為獲得NFmin時最佳源反射系數(shù)、晶體管等效噪聲電阻、晶體管輸入端的源反射系數(shù)。由上式可知當(dāng)Γopt=Γs時，噪聲系數(shù)最小。但這種情況下通常駐波比較大或者增益比較小。因此實(shí)際設(shè)計(jì)中在三者之間取折中以滿足放大器的多項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。對多級放大器而言，其噪聲系數(shù)的計(jì)算公式為：NF=NF1+（NF2-1）/ G3+（NF3-1）/G1G2+？？，其中，NFn為第n級放大器的噪聲系數(shù)；Gn為第n級放大器的增益。由上式可知，多級級聯(lián)放大電路中第一級放大器的噪聲系數(shù)對整個放大器鏈路的噪聲系數(shù)影響最大，所以第一級盡可能選擇噪聲系數(shù)較小，功率增益較高的晶體管。

功率增益

功率增益是LNA的另一個重要指

最終測試數(shù)據(jù)如表1所示。

放大器的輸入駐波比實(shí)測為1 . 6，輸出駐波比為1 . 3 5，增益平坦度為0 . 4，帶外抵制500MHz～2150MHz@43dBc、2400MHz～4000MHz@60dBc，均滿足指標(biāo)。

實(shí)際測試的結(jié)果表明與仿真結(jié)果相比，噪聲系數(shù)略有增加，原因在于在ADS中整個電路的設(shè)計(jì)都是在理想無耗狀態(tài)下進(jìn)行的，實(shí)際中微帶的損耗，制作的工藝誤差、接頭匹配不太理想都會影響噪聲系數(shù)。減去前置窄帶濾波器的插損，整個低噪聲放大器鏈路的噪聲系數(shù)帶內(nèi)均小于0.7dB。