低噪放Word下载.docx
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1.工作频率2.4~2.5GISM频段,此频段(2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业,科学、医学,三个主要机构使用。
2.噪声系数NF<
0.7
3.增益Gain>
15
4.驻波比VSWRin<
1.5,VSWRout<
1.5
三.设计方法
1.首先添加由ADS官网上下载的ATF54143晶体管lib,画出原理图,如图1:
图1
进行仿真,其结果如图2:
图2
2.偏执电路设计
从ATF54143数据手册中得Fmin接近最小值,增益大约为16.3dB,所以晶体管的直流工作点就设为
,
。
然后画偏执电路,设置参数Vdd=5V,Vds=3V,Ids=20mA,增加DC模块,可看到仿真结果如图4:
图4
参考值Vds=3V,Id=40mA,仿真做出来Vds=3.11V,Id=37.7mA,存在误差。
3.稳定性分析
新建原理图如图5:
图5
设置好参数后仿真,添加MaxGain1和Stabfact1两条曲线,如图6:
图6
观察到最大增益为19.811dB,稳定系数为0.897,小于1,而只有系数大于1时才是稳定,所以不稳定。
使用负反馈可以让系统稳定,在源极添加小电感作为负反馈,如图7:
图7
仿真结果如图8:
图8
4.DC_Feed改成实际器件
添加murata的lib,用murata里的LQG18和GRM18代替DC_Feed。
电路如图1.9:
图9
其中设置旁路电容为1.2pF,旁路电感为3.9nH,输出端的电路串联电感值为22nH,旁路电容为10pF,分装都是0603。
仿真图如图10:
图10
然后将晶体管源极的两个电感换成微带线。
计算公式如下:
,其中L为电感值,Z0为特征阻抗,这里用的PCB板是FR4射频板。
设微带线宽为0.5mm,特征阻抗为85.150700ohm,可用linecalc计算。
最后计算出l为0.672mm,工业生产中没有小数点后三位的精度,所以取0.7mm,添加MSUB基板再次仿真,仿真图如图12:
图12
最大增益和稳定系数都还可以,符合要求。
将S参数计算噪声的功能打开,然后进行S参数仿真,添加NFmin曲线,如图13:
图13
接着加入GaCircle和circleData,如图14:
图14
其中m2是LNA有最大增益时的输入端阻抗,此时增益为15.856dB
M4是最小的噪声系数,这里是0.57633dB。
5.最大增益输出匹配
要在噪声系数和增益之间权衡一个数。
对于低噪放而言,首先考虑噪声,则输入阻抗为Z0*(0.299-j0.293)。
Z0为50ohm。
输出匹配框图如图15:
图15
先要取其共轭进行匹配,即Z0*(0.299+j0.293)。
添加Smith圆图匹配工具,DA_SmithChartMatch_cell_3,最终原理图如图16:
图16
利用SmithChartUtility工具进行微带线匹配优化。
可以看到此时最接近与50ohm,噪声系数在2.45GHz最小。
在原理图上进行微带线添加修改,修改后的图如图18:
图18
最后用tuning工具来调节传输线长度以实现匹配,最终的仿真结果如图19:
图19
一曲线是realpart,一曲线是imaginarypart。
仿真结果如图20:
图20
可以看出其输出阻抗为40.767+j*15.965ohm,类似的,放入器件,设置参数用圆图进行匹配。
噪声仿真结果:
四.总结与体会
几次实验下来,发现自己在ADS2011仿真上还不是很熟练,甚至有时候会被很多步骤卡住,希望在今后的学习中要不断加强自己对新事物的学习能力,不断提高自己的自学能力。
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