4低噪放设计基础.ppt

1.1三极管基本原理 1.1三极管基本原理 1.1三极管基本原理 1.1 三极管基本原理 1.1三极管基本原理 1.1三极管基本原理 1.1三极管基本原理 1.1三极管基本原理 常用微波晶体管性能比较 1.1三极管基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 等噪声系数圆 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1dB点和IP3具体图示： 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 1.2 低噪放基本原理 反射系数: 反射损耗： 反向隔离度： 1-2 为l1电长度，串联一段传输线 2-3 为l2电长度，并联短路枝节 返回 * 1.4 LNA的Ansoft设计 由初步仿真结果知，低噪声放大器的增益和噪声系数已满足指标要求，但其驻波过大，远远大于VSWR2.5的指标，需要对电路进行微调。设定各串联和并联微带的电长度为微调参数，微调各参数的大小。 设定参数进行微调 * 1.4 LNA的Ansoft设计 仿真结果 电路原理图 最终LNA电路原理图 * 1.4 LNA的Ansoft设计 匹配电路图 * 1.4 LNA的Ansoft设计 仿真结果 LNA的最终增益和噪声系数特性 * 1.4 LNA的Ansoft设计 LNA的最终驻波特性 * * 选管子、定级数 为达到所需的噪声和增益，选用低噪声管HEMT型号管，富士通的FHX76LP来设计此LNA。经计算单级功率增益13.5dB，因此要实现20dB增益指标，需用两级放大器。减小第一级的噪声系数并提高第一级的功率增益，可使总的噪声系数变小。 1.3 低噪放设计方法 计算管子稳定性 由HEMT FHX76LP所给出的datasheet或是网络分析仪测出的S参数,来计算电路的稳定性因子K，保证K1时电路工作在绝对稳定状态。如果不稳定可以采取加上一个负载电阻的方法使之稳定。经计算，该管子在所工作的频率范围内K1。 1.3 低噪放设计方法 电路匹配 匹配网络有多种形式，采用并联Γ形和反Γ形，也称单谐振匹配法。此种匹配网络具有较宽的带宽和平坦的增益，并可以方便地改变电抗值。 LNA匹配结构示意图 1.3 低噪放设计方法 第一级电路匹配 第一级放大器的设计必须是最佳噪声设计，输入匹配网络必须是最佳噪声匹配网络，即频率为10G： 利用smith圆图对电路进行粗略地匹配，得到： 1.3 低噪放设计方法 1.3 低噪放设计方法 LNA的输出电路应使FET发挥出最大增益性能，且使放大器具有宽频带和平坦的带内特性。 由上一步设计 后，微波 FET输出端口反射系数 输出端口采用共扼匹配，因此选择 用smith圆图对电路进行粗略地匹配得 1.3 低噪放设计方法 第二级电路匹配 在保证LNA足够稳定情况下，第二级放大器应具有尽可能高的功率增益，所以其输人输出都采用共扼匹配。 首先计算出双共扼匹配时源和负载的反射系数 , 再用Smith圆图粗略地计算出输入输出匹配网络。其结果如下: 1.3 低噪放设计方法 微波FET放大器的直流偏置电路形式很多，常见的双电源偏置和单电源自给偏压法偏置两大类型。我们采用双电源的方法进行偏置，需要正负两组电源V同时供电，分别调节正负电源，使放大器获得最佳能。可以通过1/4λg来实现隔直流通交流的作用。滤波电路采取半径为1/4λg ，角度为(π/2, π)的扇形短路块。 1.3 低噪放设计方法 直流偏置 仿真优化 在前面的过程中，很多元件设计都是粗略的估算，也没有综合考虑所有的指标来进行总体优化，所以我们必须用相关的软件如Designer来进行优化仿真，来实现所要求的各项指标。 1.3 低噪放设计方法 * Ansoft 低噪声放大器设计实例 技术指标： 采用HEMT管FHX76LP，两级 ； 工作频率8.7～9.7GHz; 噪声系数≤1dB; 增益≥20dB; 输入输出驻波≤3; 匹配图形用开路线实现; 1.4 LNA的Ansoft设计 * 1.4 LNA的Ansoft设计 器件选取 晶体管的选取主要依据管子的噪声系数和增益性能，这次低噪声放大器的设计选取HEMT型号管，为富士通的FHX76LP。 * 1.4 LNA的Ansoft设