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如何實現(xiàn)一款超低噪聲S頻段放大器的設(shè)計

2020-08-27 | pdf | 0.20 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  工程師們一般都把RF低噪聲放大器設(shè)計視為畏途。要在穩(wěn)定高增益情況下獲得低噪聲系數(shù)可能極具挑戰(zhàn)性,甚至使人畏懼。不過,采用最新的GaAs(砷化鎵)異質(zhì)結(jié)FET,可以設(shè)計出有高穩(wěn)定增益和低于1dB噪聲系數(shù)的放大器。本設(shè)計就講述了一個有0.77dB噪聲系數(shù)的低噪聲放大器。

  制造商們一般會給出低噪聲放大器的輸入/輸出匹配、噪聲系數(shù)、增益、穩(wěn)定性、1dB壓縮點、二階和三階互調(diào)分量、帶外抑制,以及反向隔離等指標。這些參數(shù)中,很多是互相依賴的,因此在有限的時間內(nèi)要滿足所有這些設(shè)計標準,工作會很復(fù)雜。圖1給出了一種靈活的放大器結(jié)構(gòu),它能滿足所有這些設(shè)計標準。

  圖1,可以用GaAs異質(zhì)結(jié)FET設(shè)計一款低噪聲S頻段RF放大器。

  設(shè)計用Microwave的Office AWR建立并仿真。NEC的NE3509M04 GaAsHJFET(異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管)用作低噪聲高增益晶體管。電抗匹配的放大器輸入采用了數(shù)據(jù)表給出的最佳反射系數(shù)值,可提供低噪聲和高增益。FET設(shè)計常用的方法包括有源偏置與自舉,可防止漏源電流隨溫度而變化。而這種設(shè)計的結(jié)果是一種高性價比的小型自偏置電路,沒有給電路增加復(fù)雜性。晶體管的偏置點是2V的漏源電壓,漏極電流為15mA,此時晶體管提供約16.5dB的可接受RF增益。電路的另一個設(shè)計目標是低噪聲放大器的無條件穩(wěn)定性。晶體管的內(nèi)部反饋與帶外頻率上的過高增益都是這種電路不穩(wěn)定的主要原因。設(shè)計采用了制造商的S參數(shù)來分析穩(wěn)定性問題。盡管L1、R1和C2支路保持了對HJFET的低頻dc-視頻頻率穩(wěn)定性,但它們的組合對S頻段下的工作表現(xiàn)為開路,有助于實現(xiàn)晶體管的噪聲匹配。C5、C8、C9和L3主要實現(xiàn)了輸出的電抗匹配以及更高的頻率穩(wěn)定性。電容C6 主要用于短接漏極線路中的偏置電阻,而不會限制最大穩(wěn)定增益。偏置線路上的R3 維持了放大器的穩(wěn)定性。并聯(lián)電容C5 也將漏極的高頻分量和諧波引入大地。柵極端的接地過孔產(chǎn)生了一個小的電感,用于放大器的電感再生,從而獲得良好的噪聲匹配。

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