X波段宽带低噪声放大器设计
图4 输入输出反射系数和驻波比仿真结果
从图5 可以得到, 增益在中心频率达到26. 401 dB, 在7~ 8 GHz 范围内也均在25 dB 以上。
噪声系数在7. 5 GHz 为1. 007 dB, 应用频段内的噪声最大也不超过1. 1 dB。
![高级级联后的增益及噪声仿真结果](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131227/206976_3_0.jpg)
图5 高级级联后的增益及噪声仿真结果
1. 5 仿真结果分析
通过仿真结果可以看出, 放大器的输入输出驻波比、噪声和增益等指标基本上都合格。从设计中可以了解使用ADS 来设计低噪声放大器的基本方法, 首先要做的就是偏置电路的设计, 然后用S 参数仿真来进行稳定性的判断, 若在使用频段内不稳定,还需要进行稳定性的设计。当场效应管工作稳定后就要对其进行阻抗匹配。一般低噪声放大器的第1级需要良好的噪声特性, 所以第1 级的输入端进行最佳噪声阻抗到50 源负载的匹配, 输出端进行共轭匹配。如果要考虑到第1 级的增益输出不能太低的话, 则需要画出增益圆图和噪声圆图, 然后选择合适的源阻抗值, 牺牲一部分噪声来提高增益。第2级一般为功率输出级, 需要的是最大的增益输出, 所以第2 级一般对输入输出同时向50 负载做共轭匹配, 在匹配之前, 需要算出最佳共轭匹配的ZS 和ZL 值, 这个值只有在电路稳定的情况下才唯一存在的。
2 级分别设计, 再级联, 由于计算机已经进行了参数优化, 通常不需调整就可达到比较满意的效果。
器件参数的离散性, 以及加工误差, 实际加工出来的结果有一些微小差异, 这就需要在实际调试中, 稍微调整一下分布参数, 就可达到最佳的效果。
2 结束语
该放大器利用ADS2008 优化设计和仿真, 在研制过程中, 通过优化噪声系数、增益和输入输出驻波比之间的矛盾, 由计算机调节噪声匹配及负反馈的深度, 改变放大器各指标间的相互矛盾, 使整个放大器达到最佳工作状态, 最终实现的放大器噪声低、增益高、体积小、重量轻, 作为接收机的射频前端, 已经在无人机机载和地面设备中得到应用。
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