1.9GHz基站前端射頻LNA仿真與實現研究

1 LNA的設計

1．1 LNA結構選擇

通常，在LNA的設計中主要考慮低噪聲系數(NF)、足夠的增益(G)和絕對的穩定性。對于本文TMA放大器中LNA設計的實際技術規范要求如表1所示。同時要求所使用的LNA結構滿足良好的輸入輸出匹配，保證LNA的穩定性，兼顧到功分／合路網絡的低損耗、幾何尺寸小，工作帶寬內良好的相位和幅度匹配，足夠的工作帶寬(涵蓋在1．95GHz左右)，符合CDMA標準上行頻率。據此選擇了以平衡結構為特征的LNA結構(如圖2)。這種平衡結構的重要特性是：它較單階放大器的截點高出一倍，并以標準50Ω實現輸入輸出匹配，在某一路硬件失效時電

表1 LNA主要技術規范列表

　　

為使圖2中的LNA模塊噪聲系數、截點和增益達到表1中的各項指標，設計漏極電流Id=60mA。同時，要求單個放大元件在此偏置點的工作性能達到優于表1的規范值。由于E-pHEMT元件ATF-54143在電流Id=60mA下，具有最佳的截點(IP3)和最小噪聲系數Fmin漏源極電壓Vds為3V時，具有稍高的增益；偏置是+5V穩定電壓，所需單極性+3V電壓更具有優勢，因此選擇其作為放大元件。

1．2 偏置及匹配網絡的設計和源端接地電感處理

1．2．1 偏置及匹配網絡的設計

ATF-54143的偏置網絡是根據元件的靜態工作點和輸入輸出匹配網絡設計得出。輸入匹配網絡則由元件的最佳噪聲反射系數Topt為主來決定，以求得噪聲系數NF降到最小；輸出匹配則要求共軛匹配，以求得最大功率輸出，保證有足夠的增益，兩者都在Smith圖上實現輸入輸出至50Ω的匹配。首先，元件的偏置以電阻R1和R2(見圖3)組成的分壓器實現，分壓器的電壓取自漏極電壓，并為電路提供電壓負反饋，以維持漏極電流的恒定，R3為漏柵極的限壓電阻。R1，R2，R3的計算值見式(1)。

R1=Vgs/IBB

R2=[(Vds-Vgs)