利用ADS设计低噪声放大器

增加输出稳定性电路

在原图的基础上并联一个RC串联电路,也可以添加LC或RL电路,具体可以和输出匹配电路同时考虑来设计。这里R₁ = 50 Ω, C₁ = 2. 0pF。电路图如图2所示。

增加输出稳定性电路后仿真结果为,当晶体管频率在2 GHz～3 GHz之间M_u > 1,由此可知系统是绝对稳定的。

最佳噪声匹配

对于LNA,如果输入口有一定的失配,反而可以调整器件内部各种噪声之间的相位关系,从而降低噪声系数。为了获得最小的噪声系数, Г_S有个最佳值Г_opt ,此时LNA达到最小噪声系数,即达到最佳噪声匹配状态。其中Г_opt是最佳信源反射系数(微波晶体管等效噪声参数) 。当匹配状态偏离最佳时,LNA的噪声系数将增大。Г_opt可以从器件的Datasheet文件中获得。S_OPT为最小噪声的最优匹配系数。利用这个最优系数可以进行输入匹配电路的设计。噪声系数仿真电路如图3所示。

由匹配结果得S_OPT = 0. 32 /29. 4 (幅度和角度) 。

根据噪声最小设计输入匹配电路

输入匹配电路设计如图4所示。

输入反射系数S [1, 1 ]设置为S_OPT的共轭,用来进行50Ω匹配。最佳输入匹配系数由前面得到C₁ = 1. 73 pF, L₁ = 5. 79 nH。匹配结果如图5所示。由图5可得: S (1, 1) = 0. 097E - 4 /4. 374。

至此,按照噪声系数最小原则设计的输入阻抗匹配完成了。