摘要：低噪聲放大器是接收機(jī)中最重要的模塊之一，文中采用了低噪聲、較高關(guān)聯(lián)增益、PHEMT技術(shù)設(shè)計(jì)的ATF35176晶體管，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于5.5～6.5 GHz頻段的低噪聲放大器。為了獲得較高的增益，該電路采用三級級聯(lián)放大結(jié)構(gòu)形式，并通過ADS軟件對電路的增益、噪聲系數(shù)、駐波比、穩(wěn)定系數(shù)等特性進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)，最終得到LNA在該頻段內(nèi)增益大于32.8 dB，噪聲小于1.5 dB，輸入輸出駐波比小于2，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
在整個(gè)接收系統(tǒng)中，低噪聲放大器總是處于前端的位置。整個(gè)接收系統(tǒng)的噪聲取決于低噪聲放大器的噪聲。與普通放大器相比，低噪聲放大器一方面可以減小系統(tǒng)的雜波干擾，提高系統(tǒng)的靈敏度;另一方面放大系統(tǒng)的信號，保證系統(tǒng)工作的正常運(yùn)行。總之，低噪聲放大器的性能不僅制約了整個(gè)接收系統(tǒng)的性能，而且，對于整個(gè)接收系統(tǒng)技術(shù)水平的提高，也起了決定性的作用。
1 低噪聲放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo)
低噪聲放大器的主要性能指標(biāo)包括：穩(wěn)定性、功率增益、噪聲系數(shù)、增益平坦度等，在這些指標(biāo)之中噪聲系數(shù)和放大增益對系統(tǒng)性能的影響較大。因此對低噪聲放大器的設(shè)計(jì)主要從穩(wěn)定性、功率增益、噪聲系數(shù)、輸入輸出電壓駐波比等方面進(jìn)行考慮。
1.1 穩(wěn)定性
放大器電路必須滿足的首要條件之一是其在工作頻段內(nèi)的穩(wěn)定性。因?yàn)榧偃缭谠O(shè)計(jì)和制造放大器時(shí)不謹(jǐn)慎從事，在微波頻率上一些不可避免的寄生因素往往足以引起振蕩。
所以為了保證電路的穩(wěn)定性，主要采取以下措施：1)可以在源極引入負(fù)反饋，使電路處于穩(wěn)定狀態(tài);2)采用鐵氧體隔離器能穩(wěn)定電路;3)在漏極串聯(lián)電阻或∏型阻性衰減器，通常接在低噪聲放大器末級或末前級輸出口。而目前提高電路穩(wěn)定性常用的是引入負(fù)反饋。
1.2 功率增益以及增益平坦度
放大電路的增益是放大電路最重要性能指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)放大電路的一個(gè)基本參數(shù)。因此在放大器的設(shè)計(jì)中增益指標(biāo)的完成很是重要，功率增益主要有3種描述方式：可用功率增益GA，工作功率增益GP，轉(zhuǎn)換功率增益GT。
增益平坦度對于低噪聲放大電路來說，就是全頻帶范圍內(nèi)增益變化要平緩，不允許增益變化陡變。
1.3 噪聲系數(shù)
噪聲系數(shù)是LNA的另一重要指標(biāo)，如果接收系統(tǒng)噪聲系數(shù)過大，信號會(huì)被噪聲埋沒，致使接收系統(tǒng)的靈敏度減小。
1.4 駐波比
低噪聲放大器通常用輸入輸出駐波比來表示輸入輸出信號的反射損耗，輸入輸出駐波比過大時(shí)不僅會(huì)損壞與低噪聲放大器級聯(lián)的器件還會(huì)使系統(tǒng)的增益起伏和群遲延變壞，因此低噪聲放大器的輸入輸出駐波比應(yīng)該滿足一定要求，在一般系統(tǒng)中功率放大器的輸入輸出駐波比要小于2。
