摘要：低噪声扩大器是接纳机中最重要的模块之一，文中选用了低噪声、较高相关增益、PHEMT技术规划的ATF35176晶体管，规划了一种应用于5．5～6．5 GHz频段的低噪声扩大器。为了取得较高的增益，该电路选用三级级联扩大结构方法，并经过ADS软件对电路的增益、噪声系数、驻波比、安稳系数等特性进行了研讨规划，终究得到LNA在该频段内增益大于32．8 dB，噪声小于1．5 dB，输入输出驻波比小于2，到达规划方针。
关键词：低噪声扩大器；ADS；PHEMT；负反馈网络；匹配电路
在整个接纳体系中，低噪声扩大器总是处于前端的方位。整个接纳体系的噪声取决于低噪声扩大器的噪声。与一般扩大器比较，低噪声扩大器一方面能够减小体系的杂波搅扰，进步体系的灵敏度；另一方面扩大体系的信号，确保体系作业的正常运转。总归，低噪声扩大器的功用不只限制了整个接纳体系的功用，并且，关于整个接纳体系技术水平的进步，也起了决定性的效果。
1 低噪声扩大器的规划方针
低噪声扩大器的首要功用方针包含：安稳性、功率增益、噪声系数、增益平整度等，在这些方针之中噪声系数和扩大增益对体系功用的影响较大。因而对低噪声扩大器的规划首要从安稳性、功率增益、噪声系数、输入输出电压驻波比等方面进行考虑。
1．1 安稳性
扩大器电路有必要满意的首要条件之一是其在作业频段内的安稳性。由于假如在规划和制造扩大器时不谨慎从事，在微波频率上一些不可避免的寄生要素往往足以引起振动。
所以为了确保电路的安稳性，首要采纳以下办法：1)能够在源极引进负反馈，使电路处于安稳状况；2)选用铁氧体隔离器能安稳电路；3)在漏极串联电阻或∏型阻性衰减器，一般接在低噪声扩大器末级或末前级输出口。而现在进步电路安稳性常用的是引进负反馈。
1．2 功率增益以及增益平整度
扩大电路的增益是扩大电路最重要功用方针，也是规划扩大电路的一个基本参数。因而在扩大器的规划中增益方针的完结很是重要，功率增益首要有3种描绘方法：可用功率增益GA，作业功率增益GP，转化功率增益GT。
增益平整度关于低噪声扩大电路来说，便是全频带范围内增益改变要陡峭，不允许增益改变陡变。
1．3 噪声系数
噪声系数是LNA的另一重要方针，假如接纳体系噪声系数过大，信号会被噪声沉没，致使接纳体系的灵敏度减小。
1．4 驻波比
低噪声扩大器一般用输入输出驻波比来表明输入输出信号的反射损耗，输入输出驻波比过大时不只会损坏与低噪声扩大器级联的器材还会使体系的增益崎岖和群拖延变坏，因而低噪声扩大器的输入输出驻波比应该满意必定要求，在一般体系中功率扩大器的输入输出驻波比要小于2。
2 低噪声扩大器的电路规划过程
2．1 晶体管器材的挑选和级数的确认
跟着器材工艺技术的开展，人们开发了许多新式的半导体器材。除砷化钾场效应晶体管(GaAs FET)外，其佼佼者有高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。依据有关材料对3种首要器材的介绍和比较，咱们知道HEMT能够进步跨导和电流密度，并且它能减小电路对工艺的敏感性，用HEMT制造的多级低噪声扩大器已广泛用于卫星接纳体系、电子体系及雷达体系。所以本规划选用HP公司的ATF-35176来进行低噪声扩大器的规划。该器材是一种低噪声砷化镓PHEMT器材，适用于作业在2～18 GHz的低噪声扩大器，满意规划要求。
别的考虑扩大器的增益方针，由于一般的单管增益为9～12 dB，本规划的低噪声扩大器方针需到达30 dB的增益，因而选用了三级级联扩大电路。
2．2 晶体管直流剖析
静态作业点的挑选直接关系到扩大电路的各种功用，所以结合ATF35176的使用手册上的数据对该晶体管的传输特性进行剖析，挑选适宜的静态作业点。
2．3 偏置电路规划
直流偏置电路依据外加电源能够分为2种：一种是双电源供电，另一种是单电源供电。单电源供电一般用于微波较低频段，单电源供电电路结构简略，可是关于噪声有必定影响。双电源供电一般用于比较高的微波频段，由于它能够在高频段供给较好的噪声特性。本论文选用的便是正负双电源供电，有利于低噪声规划，偏置电路如图1所示。
2．4 安稳性剖析
由于对偏置电路进行仿真得到安稳系数成果如图2所示，能够从图中看出在整个作业频段，扩大器处于肯定安稳状况，所以无需进行安稳性规划。
2．5 输入匹配电路规划
由于本规划选用多级扩大，而榜首级扩大器的噪声系数对整个低噪声扩大器电路的影响起这决定性效果，所以榜首级扩大器依照最小噪声系数对输入端进行匹配，选用smith圆图东西进行匹配，得到的输入匹配电路如图3所示。
2．6 级间匹配
级间匹配电路的基本任务是使后级微波管输入阻抗与前级微波管输出阻抗匹配，以取得较大增益。由于榜首级的规划是按最低噪声规划的，并没有使增益到达最大，所以第二级的噪声对全体的影响也是非常显着的，因而榜首二级间的匹配也要侧重噪声系数，匹配电路如图4所示。而二三级间的匹配电路依照最大增益匹配规划，匹配电路如图5所示。
2．7 输出匹配电路规划
输出匹配电路的规划首要考虑增益和驻波比，基本任务是把微波管复数输出阻抗匹配到负载实数阻抗，然后进步增益和输出驻波比，匹配电路如图6所示。
2．8 负反馈电路
为了恰当改进扩大器增益平整度，在晶体管栅源之间选用负反馈网络所示，详细电路如图7所示。
实际上负反馈网络除了拓展频带、改进增益平整度外，还参加了匹配并改进输入输出驻波，其长处是便于充分发挥PHEMT电路的低噪声和高增益特性。
2．9 全体电路仿真优化
选用ADS中的优化功用，对原理图中微带线的长度、%&&&&&%与电感值进行优化，最终得到满意要求的低噪声扩大器。其仿真所得的驻波比、噪声系数以及增益别离如图8、图9、图10所示。
经过ADS仿真，噪声扩大器作业在5．5～6．5 GHz波段，增益大于32．8 dB，噪声系数小于1．5 dB，驻波比小于2，满意规划需求。
3 结束语
文中首要选用三级扩大，低噪声扩大器选用ATF-35176晶体管，经过仿真剖析，完结了偏置电路以及输入、级间和输出的匹配电路规划，并选用ADS软件进行悉数电路的优化仿真，仿真成果表明，低噪声扩大器作业在5．5～6．5 GHz波段，增益大于32．8 dB，噪声系数小于1．5 dB，驻波比小于2，到达了规划方针的要求。本规划还有进一步改进的或许，接下来将持续选用一些其他的规划结构来改进此规划。
