怎么樣使用ATF54143晶體管實(shí)現(xiàn)微波LNA的設(shè)計(jì)

　　本論文采用ADS2011仿真軟件，使用Avago公司的ATF54143晶體管作為主要器件，設(shè)計(jì)了頻率范圍為2.35～2.45GHz、中心頻率為2.4GHz的LNA，其性能指標(biāo)為：噪聲系數(shù)《1dB，增益》13dB，輸入輸出駐波比《2，基本上達(dá)到了預(yù)期的效果。設(shè)計(jì)過(guò)程分為四步。第一步是在明確放大器的性能指標(biāo)后選擇晶體管，然后進(jìn)行直流偏置電路的設(shè)計(jì)。第二步是放大器的穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)。第三步就是放大器電路的輸入和輸出匹配。輸入匹配電路以最小噪聲系數(shù)來(lái)匹配網(wǎng)絡(luò)，輸出匹配電路以最大增益來(lái)匹配網(wǎng)絡(luò)。第四步就是電路設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行電路的優(yōu)化和改進(jìn)，以達(dá)到放大器的設(shè)計(jì)目標(biāo)。最后是畫(huà)原理圖和采用Altium Design軟件完成電路的PCB版圖制作、電路調(diào)試以及實(shí)物制作。

　　隨著無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的射頻接收機(jī)提出了越來(lái)越高的要求，如低功耗、低噪聲等。因此，處于射頻接收系統(tǒng)最前端的LNA（LNA）對(duì)于提高系統(tǒng)性能起到了關(guān)鍵作用，其性能指標(biāo)的好壞對(duì)接收機(jī)整體性能有很大的影響。 LNA主要對(duì)天線(xiàn)接收來(lái)的弱信號(hào)進(jìn)行放大，并且要把功率電平增加到后級(jí)所需要的標(biāo)準(zhǔn)，這意味著LNA必須有低噪聲特點(diǎn)，弱信號(hào)才不會(huì)被噪聲所淹沒(méi);其次LNA還要有高增益特點(diǎn)，輸出才能驅(qū)動(dòng)后級(jí)電路，也為了抑制后面各級(jí)電路噪聲對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。另一方面，LNA一般是通過(guò)傳輸線(xiàn)和天線(xiàn)相連，放大器必須與之有良好的阻抗匹配，以達(dá)到最大的傳輸功率和最小的噪聲系數(shù)。但往往微波放大器的最大增益和最小噪聲系數(shù)不能同時(shí)擁有，這需要設(shè)計(jì)者在最大增益和最小噪聲系數(shù)之間權(quán)衡。本論文采用ADS2011仿真軟件，使用Avago公司的ATF54143晶體管作為主要器件，設(shè)計(jì)了一款頻率范圍為2.35～2.45GHz、中心頻率為2.4GHz的LNA，其性能指標(biāo)為：噪聲系數(shù)《1dB，增益》13dB，輸入輸出駐波比《2，并做出實(shí)物以及通過(guò)測(cè)試基本上達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　本設(shè)計(jì)采用Avago公司的高電子遷移率晶體管（PHEMT）ATF54143芯片進(jìn)行LNA設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用安捷倫（Agilent）公司開(kāi)發(fā)的 ADS（Advanced Design System）2011完成設(shè)計(jì)仿真。完成該放大器設(shè)計(jì)，需要以下幾個(gè)步驟：下載安裝相應(yīng)的元件庫(kù);直流偏置設(shè)計(jì);穩(wěn)定性分析;噪聲系數(shù)分析;輸入、輸出匹配;參數(shù)優(yōu)化。 ATF54143芯片具有高增益、高線(xiàn)性度以及低噪聲的特性，適用于450MHz～6GHz頻段無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的LNA電路中。ATF54143在工作頻率為2.4 GHz、電壓在3V、電流為40mA時(shí)，最小噪聲為0.51dB，最大增益為16dB。設(shè)計(jì)一個(gè)LNA第一步是確定晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)。按設(shè)計(jì)出的偏置電路添加元件并設(shè)計(jì)相應(yīng)參數(shù)，得到LNA基本電路原理圖，如圖1所示。