高性能宽带低噪声放大器的研制

文章摘要：www.88dzw.com1．3．2 平衡电桥仿真 采用精细陶瓷基片，其介电常数为&epSILon;r=9．8。利用ADS软件进行仿真如图3所示，仿真结果如图4所示。1．4 系统仿真设计1．4．1 稳定性设计和宽带设计 由于采用平衡电路，因此，输入、输出驻波比可以放在最后整体仿真时考虑。仿真时，重点考虑稳定性、噪声系数、增益和增益平坦度。 首先，进行稳定性设计。根据绝对稳定的充分必要条件：K>1和|△|<1。 根据其S参数(见表1)，计算可得，在4～8 GHz的带宽内，0<K<1，|△|<1，潜在不稳定。在电路中加入平衡电桥

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1．3．2 平衡电桥仿真
    采用精细陶瓷基片，其介电常数为&epSILon;r=9．8。利用ADS软件进行仿真如图3所示，仿真结果如图4所示。

1．4 系统仿真设计
1．4．1 稳定性设计和宽带设计
    由于采用平衡电路，因此，输入、输出驻波比可以放在最后整体仿真时考虑。仿真时，重点考虑稳定性、噪声系数、增益和增益平坦度。
    首先，进行稳定性设计。根据绝对稳定的充分必要条件：K>1和|△|<1。
   
   
    根据其S参数(见表1)，计算可得，在4～8 GHz的带宽内，0<K<1，|△|<1，潜在不稳定。在电路中加入平衡电桥做仿真显示，电路中的K>1，此时，整个电路将变成绝对稳定。因此，采用电桥将使得整个电路的稳定性设计变得简单。

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    再次，需要对放大器进行宽带内的设计。从本质上讲，宽带低噪声放大器的设计就是要求在一个相对较宽的频率范围内，保持放大器的增益不变。为此，应适当地设计匹配网络或者反馈网络，在保持最佳噪声系数的情况下补偿|S21|随频率的变化。一般来讲，设计宽带低噪声放大器有两种通用技术：补偿匹配网络及运用负反馈电路。在平衡电路中，噪声通常是按最佳噪声来设计的。但是，由于按最佳噪声设计往往以牺牲增益为前提，而如果按最大增益设计，往往噪声性能又将恶化。所以，为了二者兼顾，折衷考虑。按最佳噪声设计出的放大器带宽往往是很窄的，所以在做宽带匹配电路时，输入、输出端往往是失配的。本文的设计思路是：采用补偿匹配网络与负反馈电路相结合的技术，利用平衡电桥来获得最佳输入和输出VSWR；利用负反馈来补偿随频率变化的|S21|，提高系统的稳定性。二者结合最终达到所需要的设计目标。
    最后，将对上述的低噪声晶体管，利用ADS进行仿真设计成一个单片，并保证良好的输入／输出比、低的噪声系数、高的增益，并把设计好的单片作为放大器的第一级。在这个前提下，再进行级联，而且，级联的第二级也需要保证设计的噪声系数小。由于总增益在32 dB以上，根据晶体管的S参数，两级增益达不到要求，因此，需要三级级联。最后一级，要有高的增益特性和良好的线性度。这样，放大器的增益特性、噪声特性、输入／输出特性，功率特性等都可以保证实现。
1．4．2 整体仿真
    采用精细陶瓷基片，介电常数&epSILon;r=9．8。选取富士通FHX系列，利用ADS进行仿真，电路原理图如图5所示。

    三级级联后，仿真结果如图6所示。

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