基于GSM的寬帶LNA電路設計

由表1可見，在1600MHz到2100MHz范圍內(nèi)，都滿足K>1和B>0的要求，說明晶體管在所工作的頻段是絕對穩(wěn)定的，不需要采取穩(wěn)定措施。
1．3 噪聲系數(shù)
射頻系統(tǒng)的噪聲系數(shù)與每一級電路的噪聲系數(shù)F和除末級外的功率增益G有關。如果射頻系統(tǒng)包括N級電路，其中第i級的功率增益為Gi，噪聲系數(shù)為Fi，則射頻系統(tǒng)的噪聲系數(shù)F可表示為：

由式(5)可見，第一級的噪聲系數(shù)F1和增益G1對電路的整體噪聲指標影響最大，而LNA恰為系統(tǒng)第一級，因此，它的設計非常重要，要求具有足夠小的噪聲系數(shù)，盡量高的增益。對于單級LNA電路來說，其噪聲系數(shù)可通過下面的式(6)計算，

其中，分別表示晶體管的最小噪聲系數(shù)、獲得最小噪聲系數(shù)時的最佳源反射系數(shù)和晶體管的等效噪聲電阻，它們均由管子本身的特性決定，其數(shù)值如表2所示。為輸入端源反射系數(shù)。由式(6)可以看出，當時，放大電路的噪聲系數(shù)F最小，等于Fmin。

由于要兼顧放大電路的增益Ggain，因此，在滿足噪聲系數(shù)F要求的情況下，實際匹配可以適當偏離，以取得更大的增益，滿足整體性能指標。由表2可以看出，只要設計合理，在1700MHz～2000MHz范圍內(nèi)完全可以實現(xiàn)小于1．8dB的噪聲系數(shù)。設計時，輸入匹配初始選，然后再根據(jù)其他指標進行優(yōu)化。
1．4 LNA結(jié)構(gòu)分析與設計
電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，設計重點是輸入輸出匹配電路。考慮到工作頻率范圍寬，因此，輸入匹配采用微帶雙枝短截線，輸出為微帶單枝短截線。直流偏置根據(jù)管子的資料，采用10V電源，工作點設置為Vce=8．0V，Ic=10mA。

1．4．1 輸入匹配電路
通過仿真得到最佳源反射系數(shù)時的最佳輸入阻抗為11-j*14．2。為了得到最小噪聲系數(shù)，令，按照該阻抗設計輸入匹配電路，噪聲系數(shù)最小，但此時輸入端是失配的，因此，增益不是最大，電壓駐波比也不是最小。
設計選用聚四氟乙烯材料，εr=2．65，H=0．8mm，T=35μm。為了實現(xiàn)寬帶放大，輸入端采用微帶雙枝短截線。利用計算工具可得到符合要求的輸入匹配電路如圖2所示。