GPS接收機(jī)低噪聲放大器設(shè)計

1．4 輸入輸出阻抗匹配電路設(shè)計
在設(shè)計LNA時，輸入匹配不能采用共軛匹配方法，而是采用最佳源反射系數(shù)噪聲匹配。輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)電路由C4和L5組成，如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)可以有效降低回波損耗，并提高增益和頻帶內(nèi)的穩(wěn)定性。L1起到通直流和扼交流的作用，C1起到射頻旁路的作用。電感L1和L5的Q值對輸入端降低電路損耗和減小NF(2)有重要作用。低電感Q值會增大輸人噪聲，從而影響整個電路的總噪聲。
而輸出匹配采用共軛匹配設(shè)計。輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)由C6和L7組成，如圖4所示，降低回波損耗，提高增益。C2起著射頻旁路作用，C5起著電源去耦作用。
用Smith軟件簡單求得匹配網(wǎng)絡(luò)集總元件的值后，再用ADS軟件進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化時，要注意幾點：首先通過調(diào)諧功能手動調(diào)整各個器件參數(shù)，知道哪些器件參數(shù)對電路指標(biāo)影響較大，對于敏感的器件參數(shù)要小心處理；其次設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)；最后，優(yōu)化時，要避免自激振蕩。
1．5 LNA電路的整體優(yōu)化
對直流偏置設(shè)計、穩(wěn)定性設(shè)計和匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計后，LNA結(jié)構(gòu)基本固定，但為了達(dá)到各項指標(biāo)要求，還需要優(yōu)化各個器件的值，而且要考慮實際電路微帶線、短路接地、過孔的影響，所以還需對電路進(jìn)行整體仿真優(yōu)化。
通常在射頻電路中，使用的是微帶線傳輸信號，需要注意微帶線的寬度，寬度的大小決定特性阻抗。對于輸入輸出端口通常采用50 Ω特性阻抗。在本次設(shè)計中，選用板材是相對常數(shù)為2．65，厚度為1 mm的PTFE。利用Agilent公司的Appcad軟件，可以計算出微帶線的寬度為2．57 mm。
對LNA電路優(yōu)化時，優(yōu)化指標(biāo)的設(shè)置要合理。優(yōu)化指標(biāo)過程中，要充分利用調(diào)諧功能，先知道參數(shù)的大概數(shù)值，然后在此基礎(chǔ)上對各項參數(shù)優(yōu)化，直到達(dá)到理想效果。最終仿真結(jié)果如圖5所示。

1．6 測試結(jié)果
圖6為實際低噪聲放大器實驗板，并用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和噪聲儀測試，測試結(jié)果顯示：Gain>16．0 dB；NF(2)0．5 dB；輸人駐波比2；輸出駐波比1．5。實驗結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合。

2 結(jié)束語
文中選用Agilent公司E-PHEMT噪聲系數(shù)較低的ATF-54143，設(shè)計了低噪聲放大器。介紹了偏置電路設(shè)計，穩(wěn)定性設(shè)計及輸入輸出網(wǎng)絡(luò)匹配電路設(shè)計的方法。實測結(jié)果表明，文中設(shè)計的低噪聲放大器符合指標(biāo)要求，適用于GPS頻段的通信。