基于ADS的S波段平衡式寬帶低噪聲放大器設(shè)計(jì)
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選取等噪聲系數(shù)圓上的最佳噪聲系數(shù)點(diǎn)的阻抗做輸入端匹配。輸入端匹配完成之后，輸出端匹配按照最大增益進(jìn)行匹配。在ADS里可以進(jìn)行原理圖和版圖仿真的調(diào)諧和優(yōu)化。因?yàn)轭l帶內(nèi)增益平坦度也是一個(gè)重要指標(biāo)，所以在設(shè)計(jì)的過程中增益平坦度和噪聲系數(shù)之間需要做一個(gè)折中和妥協(xié)。分支LNA的版圖如圖4所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/186101.htm
ADS中可以把layout中的無源電路和原理圖中的元器件有機(jī)結(jié)合在一起進(jìn)行聯(lián)合仿真，既考慮到了版圖的場(chǎng)的效應(yīng)，又考慮到原理圖中有源器件和集總元件的路的效應(yīng)。這樣仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果可以非常接近，大大縮短制版調(diào)試的周期。由仿真結(jié)果可以得出：分支LNA的增益達(dá)到了10．6 dB，頻帶內(nèi)增益平坦度小于0．5 dB，噪聲系數(shù)小于1．003 dB，穩(wěn)定性系數(shù)K在1．02～1．06之間。放大器為無條件穩(wěn)定。因?yàn)樵O(shè)計(jì)中使用的為ATF54143的Spice模型，因此在ADS中可以作諧波仿真。由仿真結(jié)果可得，分支LNA的輸出P1 dB壓縮點(diǎn)為17．7 dBm，此時(shí)輸入功率為8．5 dBm。由ATF54143的芯片資料可得，該晶體管的輸出1 dB壓縮點(diǎn)約為20．4 dBm。因?yàn)殡娐凡捎镁w管源極負(fù)反饋以及寬帶低噪聲匹配犧牲了部分增益，所以電路的1 dB壓縮點(diǎn)有約2 dB多的下降。
2．4 90°寬帶功分器的仿真和版圖設(shè)計(jì)
在S波段，通常的90°分支線耦合器和Wilkinson功分器要做到3～4 GHz的帶寬和較好的性能需要采用兩級(jí)或更多，尺寸會(huì)較大(3～4 GHz兩級(jí)分支線耦合器在RO4003射頻板上的尺寸達(dá)到了10 mm×20 mm)。而Wilkinson功分器要達(dá)到寬帶性能也要犧牲尺寸，并且還需要解決一個(gè)寬帶90°微帶延長(zhǎng)線的問題。而采用MiniCircuits公司的QCS-442+90°寬帶功分器，在電性能較好的同時(shí)可以有很小的尺寸，這給平衡式放大器的設(shè)計(jì)帶來了新的思路。
為了驗(yàn)證QCS-442+90°功分器的性能，在ADS里用QCS-442+90°功分器的S參數(shù)模型進(jìn)行原理圖版圖聯(lián)合仿真，如圖5所示。
2．5 平衡式放大器的版圖設(shè)計(jì)和聯(lián)合仿真
將90°寬帶功分器和分支放大器的版圖合在一起，進(jìn)行原理圖-版圖的co-simulation，如圖6所示。
評(píng)論