接下來進行功率輸出級的設(shè)計， 功率輸出級選用的是Transcom 公司的TC1201。偏置方式采用的是自給偏置的方式， 將其偏置在4 V 25 mA, 做好偏置后生成它的S2P 文件， 建模并仿真， 仿真過程同第1 級一樣。接好負反饋和穩(wěn)定性偏置， 并且對器件參數(shù)進行優(yōu)化， 由于單靠源級的串聯(lián)電路和柵——漏間的負反饋電路不足以使得電路在7~ 8 GHz 達到穩(wěn)定， 所以在柵極加入了一個對地并聯(lián)匹配電感，優(yōu)化后的仿真結(jié)果如圖3 所示。

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　　圖3 第2 級增益仿真結(jié)果

　　如圖3 可知， 輸入輸出阻抗匹配良好， 且增益最高點為12. 449, 與預(yù)估的12. 463 相差無幾。在7~8 GHz的頻帶內(nèi)， 輸入輸出反射系數(shù)也均小于- 20 dB, 增益均大于11. 5 dB。這樣就完成了第2級功率放大級的設(shè)計。

　　1. 4 兩級級聯(lián)的仿真設(shè)計

　　接下來將2 級級聯(lián)在一起， 由于第1 級的輸出端和第2 級的輸入端均完美的匹配到50 , 所以級聯(lián)也沒有什么問題， 由圖4 可以看出， 輸入輸出阻抗匹配方面， 在中心點7. 5 GHz 處， 均匹配良好， 駐波比在1. 086 左右。而在7~ 8 GHz 范圍內(nèi)， 駐波比也均小于2。

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　　圖4 輸入輸出反射系數(shù)和駐波比仿真結(jié)果

　　從圖5 可以得到， 增益在中心頻率達到26. 401 dB, 在7~ 8 GHz 范圍內(nèi)也均在25 dB 以上。

　　噪聲系數(shù)在7. 5 GHz 為1. 007 dB, 應(yīng)用頻段內(nèi)的噪聲最大也不超過1. 1 dB。

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　　圖5 高級級聯(lián)后的增益及噪聲仿真結(jié)果

　　1. 5 仿真結(jié)果分析

　　通過仿真結(jié)果可以看出， 放大器的輸入輸出駐波比、噪聲和增益等指標基本上都合格。從設(shè)計中可以了解使用ADS 來設(shè)計低噪聲放大器的基本方法， 首先要做的就是偏置電路的設(shè)計， 然后用S 參數(shù)仿真來進行穩(wěn)定性的判斷， 若在使用頻段內(nèi)不穩(wěn)定，還需要進行穩(wěn)定性的設(shè)計。當場效應(yīng)管工作穩(wěn)定后就要對其進行阻抗匹配。一般低噪聲放大器的第1級需要良好的噪聲特性， 所以第1 級的輸入端進行最佳噪聲阻抗到50 源負載的匹配， 輸出端進行共軛匹配。如果要考慮到第1 級的增益輸出不能太低的話， 則需要畫出增益圓圖和噪聲圓圖， 然后選擇合適的源阻抗值， 犧牲一部分噪聲來提高增益。第2級一般為功率輸出級， 需要的是最大的增益輸出， 所以第2 級一般對輸入輸出同時向50 負載做共軛匹配， 在匹配之前， 需要算出最佳共軛匹配的ZS 和ZL 值， 這個值只有在電路穩(wěn)定的情況下才唯一存在的。

　　2 級分別設(shè)計， 再級聯(lián)， 由于計算機已經(jīng)進行了參數(shù)優(yōu)化， 通常不需調(diào)整就可達到比較滿意的效果。

　　器件參數(shù)的離散性， 以及加工誤差， 實際加工出來的結(jié)果有一些微小差異， 這就需要在實際調(diào)試中， 稍微調(diào)整一下分布參數(shù)， 就可達到最佳的效果。

　　2 結(jié)束語

　　該放大器利用ADS2008 優(yōu)化設(shè)計和仿真， 在研制過程中， 通過優(yōu)化噪聲系數(shù)、增益和輸入輸出駐波比之間的矛盾， 由計算機調(diào)節(jié)噪聲匹配及負反饋的深度， 改變放大器各指標間的相互矛盾， 使整個放大器達到最佳工作狀態(tài)， 最終實現(xiàn)的放大器噪聲低、增益高、體積小、重量輕， 作為接收機的射頻前端， 已經(jīng)在無人機機載和地面設(shè)備中得到應(yīng)用。