一種接收前端三級低噪聲放大器的設計
LNA的性能很大程度上決定了雷達接收機的性能指標。為了滿足設計指標中的功率增益,實際的LNA采用三級級聯的方式設計。

式中:Fn,GAn,(IIP3)n分別為LNA每級的噪聲系數(這里n=1,2,3),功率增益和三階交調參數。
從式(6)、式(7)不難得出:
(1)降低模塊的噪聲系數,主要是降低前級電路的噪聲系數;
(2)為了降低后續電路的噪聲對整個模塊的噪聲影響,前級模塊需要提供適當的增益;
(3)要提高模塊的線性度,除了提高各級電路的線性度之外,各級的增益不能太高。
為了滿足整個LNA的噪聲要求,第一級放大器應主要面向優化噪聲設計,以得到最小的噪聲系數,整個系統的噪聲系數基本取決于第一級的噪聲系數。第二級放大器應在面向噪聲優化的同時,提供一定的增益和線性度,以避免整個放大器的增益過低。第三級放大器主要面向線性度的優化,通過諸如增大發射極電感的大小和晶體管偏置電流等手段,可以有效地提高1 dB功率壓縮點輸出功率,但是增益會受到一定的影響。
基本放大器采用共源共柵結構,既可以增加輸入/輸出的隔離度,又降低了Ld1和M2間的Miller效應。同時,M1與M2之間接入電感Ld1,有助于改善放大器的增益和噪聲情況。
在三級電路設計中,最復雜的是第三級電路。第三級放大器要滿足1 dB功率壓縮點輸出不小于10 dBm的要求,因此主要是面向優化線性度設計。放大器的電路圖如圖3所示,放大器的輸出功率三階交調點可以由式(8)來估計:

從式(8)中可以看出要提高放大器的線性度,可以通過提高放大管的Vce電壓和集電極電流Ic。由于Vce不會很高,主要就是通過提高集電極電流Ic來提高放大器的線性度,但是一味地提高電流也會帶來功耗的增加。本文引用地址:http://www.104case.com/article/187853.htm
增加發射極電感可以提高1 dB功率壓縮點的輸出功率,但是放大器的增益會隨之降低,同時1 dB功率壓縮點的輸入會增大,加大對前一級放大器線性度的壓力。所以發射極電感只能選擇一個合適的感值,不能過大。
3 LNA仿真結果
仿真結果如圖4、圖5所示。
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