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一种接收前端三级低噪声放大器的设计

作者: 时间:2010-08-12 来源:网络 收藏
2 LNA设计分析
LNA的性能很大程度上决定了雷达接收机的性能指标。为了满足设计指标中的功率增益,实际的LNA采用三级级联的方式设计。

式中:Fn,GAn,(IIP3)n分别为LNA每级的噪声系数(这里n=1,2,3),功率增益和三阶交调参数。
从式(6)、式(7)不难得出:
(1)降低模块的噪声系数,主要是降低前级电路的噪声系数;
(2)为了降低后续电路的噪声对整个模块的噪声影响,前级模块需要提供适当的增益;
(3)要提高模块的线性度,除了提高各级电路的线性度之外,各级的增益不能太高。
为了满足整个LNA的噪声要求,第一级放大器应主要面向优化噪声设计,以得到最小的噪声系数,整个系统的噪声系数基本取决于第一级的噪声系数。第二级放大器应在面向噪声优化的同时,提供一定的增益和线性度,以避免整个放大器的增益过低。第三级放大器主要面向线性度的优化,通过诸如增大发射极电感的大小和晶体管偏置电流等手段,可以有效地提高1 dB功率压缩点输出功率,但是增益会受到一定的影响。
基本放大器采用共源共栅结构,既可以增加输入/输出的隔离度,又降低了Ld1和M2间的Miller效应。同时,M1与M2之间接入电感Ld1,有助于改善放大器的增益和噪声情况。
在三级电路设计中,最复杂的是第三级电路。第三级放大器要满足1 dB功率压缩点输出不小于10 dBm的要求,因此主要是面向优化线性度设计。放大器的电路图如图3所示,放大器的输出功率三阶交调点可以由式(8)来估计:

从式(8)中可以看出要提高放大器的线性度,可以通过提高放大管的Vce电压和集电极电流Ic。由于Vce不会很高,主要就是通过提高集电极电流Ic来提高放大器的线性度,但是一味地提高电流也会带来功耗的增加。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/187853.htm


增加发射极电感可以提高1 dB功率压缩点的输出功率,但是放大器的增益会随之降低,同时1 dB功率压缩点的输入会增大,加大对前一级放大器线性度的压力。所以发射极电感只能选择一个合适的感值,不能过大。

3 LNA仿真结果
仿真结果如图4、图5所示。



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