微波低噪聲放大器的設計與仿真
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降低整機的噪聲系數非常有利,但低噪聲放大器的增益過高會影響整個接收機的動態范圍。所以,一般來說,低噪聲放大器的增益確定應與系統的整機噪聲系數、接收機動態范圍等結合起來考慮。
2.3 反射系數
由式(3)可知,當Γs=Γopt時,放大器的噪聲系數最小,NF=NFmin,但此時從功率傳輸的角度來看,輸入端會失配,所以,放大器的功率增益會降低,但有些時候,為了獲得最小噪聲,適當的犧牲一些增益也是低噪聲放大器設計中經常采用的一種辦法。
另外,低噪聲放大器的輸入輸出駐波比、動態范圍、工作頻率、工作帶寬及帶內增益平坦度等指標也很重要,設計時也需加以考慮。
本電路設計要求的頻率范圍為1.95~2.05GHz,噪聲系數:為Nf應小于2 dB,帶內增益為G大于10 dB,輸入,輸出阻抗為50 Ω。現以上述指標來進行電路晶體管的選擇以及ADS仿真。
3.1 晶體管的選擇
根據放大器的性能要求,本設計選用HP公司的AT-41511作為核心器件來進行設計。由于在ADS軟件中包含有這種型號晶體管的器件模型,因此,在設計和仿真過程中可以直接使用,而不必再自己建造器件模型。
3.2 ADS仿真綜合指標的實現
仿真時,可將噪聲系數、放大器增益、穩定系數全部加入優化目標中進行優化,并通過對帶內放大器增益的限制來滿足增益平坦度指標,最終達到各個指標要求。反復調整優化方法并優化目標中的權重(Weight),也可以對輸入匹配網絡進行優化。但是,對部分電路指標的優化也可能導致其它某些指標的惡化,此時可以根據需要增加一些優化變量。
圖2所示是經過一次隨機優化的S參數圖。
仿真結果表明,該電路基本上已經達到了比較好的性能,且具有良好的輸入輸出匹配,較高的增益和穩定系數,同時噪聲系數也比較好。
3.3 封裝模型仿真設計
進行完sp模型設計以后,還需要將sp模型替換為封裝模型來做進一步設計。具體需要進行的工作如下:

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