1.9GHz基站前端射頻LNA仿真與實(shí)現(xiàn)研究

1 LNA的設(shè)計(jì)

1．1 LNA結(jié)構(gòu)選擇

通常，在LNA的設(shè)計(jì)中主要考慮低噪聲系數(shù)(NF)、足夠的增益(G)和絕對(duì)的穩(wěn)定性。對(duì)于本文TMA放大器中LNA設(shè)計(jì)的實(shí)際技術(shù)規(guī)范要求如表1所示。同時(shí)要求所使用的LNA結(jié)構(gòu)滿足良好的輸入輸出匹配，保證LNA的穩(wěn)定性，兼顧到功分／合路網(wǎng)絡(luò)的低損耗、幾何尺寸小，工作帶寬內(nèi)良好的相位和幅度匹配，足夠的工作帶寬(涵蓋在1．95GHz左右)，符合CDMA標(biāo)準(zhǔn)上行頻率。據(jù)此選擇了以平衡結(jié)構(gòu)為特征的LNA結(jié)構(gòu)(如圖2)。這種平衡結(jié)構(gòu)的重要特性是：它較單階放大器的截點(diǎn)高出一倍，并以標(biāo)準(zhǔn)50Ω實(shí)現(xiàn)輸入輸出匹配，在某一路硬件失效時(shí)電

表1 LNA主要技術(shù)規(guī)范列表

　　

為使圖2中的LNA模塊噪聲系數(shù)、截點(diǎn)和增益達(dá)到表1中的各項(xiàng)指標(biāo)，設(shè)計(jì)漏極電流Id=60mA。同時(shí)，要求單個(gè)放大元件在此偏置點(diǎn)的工作性能達(dá)到優(yōu)于表1的規(guī)范值。由于E-pHEMT元件ATF-54143在電流Id=60mA下，具有最佳的截點(diǎn)(IP3)和最小噪聲系數(shù)Fmin漏源極電壓Vds為3V時(shí)，具有稍高的增益；偏置是+5V穩(wěn)定電壓，所需單極性+3V電壓更具有優(yōu)勢(shì)，因此選擇其作為放大元件。

1．2 偏置及匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和源端接地電感處理

1．2．1 偏置及匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

ATF-54143的偏置網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)元件的靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)得出。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)則由元件的最佳噪聲反射系數(shù)Topt為主來(lái)決定，以求得噪聲系數(shù)NF降到最?。惠敵銎ヅ鋭t要求共軛匹配，以求得最大功率輸出，保證有足夠的增益，兩者都在Smith圖上實(shí)現(xiàn)輸入輸出至50Ω的匹配。首先，元件的偏置以電阻R1和R2(見(jiàn)圖3)組成的分壓器實(shí)現(xiàn)，分壓器的電壓取自漏極電壓，并為電路提供電壓負(fù)反饋，以維持漏極電流的恒定，R3為漏柵極的限壓電阻。R1，R2，R3的計(jì)算值見(jiàn)式(1)。

R1=Vgs/IBB

R2=[(Vds-Vgs)