低噪声放大器设计分解

宁波大学硕士研究生 2012 / 2013 学年第 1 学期期末考试卷
考试科目：高级射频电路课程编号：1435039
姓名：李玲学号：1211082036 阅卷教师：成绩：
图4-1 ATF54143直流特性图
结合ATF54143的数据手册，确定晶体管的直流工作点设为Vds=3V,Ids=20mA 偏置电路的设计
设计如下偏置电路，完成后的偏置电路原理图如图4-2所示，使用Designer Guide Amplifier中的Transistor Bias Utility工具。

图4-5 加入理想直流扼流和射频扼流的原理图
点击仿真图标进行仿真，得仿真结果，仿真结果图如图4-6所示。

图4-6 最大增益和稳定系数K的曲线
从仿真结果图可以看出,在1.95G Hz时,最大增益22.259dB,K=0.862,小于1。

由晶体管放大器的理论知识可知，只有K>1,放大器电路才会稳定。

为了使系统稳定，最常用的方法就是添加负反馈，在ATF54143的两个源级添加小电感，晶体管添加负反馈后的原理
图4-8 加入MuRata后的仿真结果
从上图可以看出，电路在低频部分已经稳定了。

下面需要把晶体管源级的两个电感换成微带线的形式。

实际电路中如果用分类的实际电感，则分立器件本身和焊接等不确定寄生参数影响太大，所以这里用感性的微带线来替代。

图4-9 加入负反馈的仿真结果
把晶体管两端的“DC-block”理想元器件替换成真实器件，仍然用MuRata电容，两个隔直电容都选用“GRM18”系列，电容值为22pF,添加负反馈和优化后的最大增益为，稳定因子K=1.003，系统是稳定的，全部换成真实器件后稳定系数和增益依然很
图4-10 仿真结果
4.2.4 噪声系数圆和输入阻抗匹配设计
输入端采用最小噪声匹配，利用ADS的S参数控件进行仿真，得到噪声参数曲线,如图
图4-12 噪声圆和增益圆
由Smith圆图可知，m5是LNA有最大增益时的输入端阻抗，此时可获得最大增益为18.86dB；m4为LNA有最小噪声系数时的输入端阻抗,此时可获得最小噪声指数为0.62dB 但是这两点并不重合，即设计时必须在增益和噪声指数之间作一个权衡和综合考虑。

图4-13 “Smith Chart Utility”窗口输入端匹配子电路如图4-14所示所示
图4-16 输出阻抗曲线图
图4-20 整体电路的仿真结果图
调节后的仿真结果图如图4-21所示，噪声系数为0.614dB。

图4-23仿真结果图
微带线换成实际物理尺寸后，其物理尺寸的数值仍然可以通过Tuning来进行微调。

从上图可以看出，在1.95GHZ处，增益为16.613dB，输入/输出反射系数均小于
且整个电路无条件稳定。

图4-25 合格率仿真分析结果
图4-27 YIELD 优化控制器4.2.5 版图的设计
最终的版图的设计图如图4-28所示。