基于ADS的S波段平衡式宽带低噪声放大器设计
来源： 作者： 发布时间：2016-01-16 08:06:05 浏览量：2．4 90°宽带功分器的仿真和版图设计
在S波段，通常的90°分支线耦合器和Wilkinson功分器要做到3～4 GHz的带宽和较好的性能需要采用两级或更多，尺寸会较大(3～4 GHz两级分支线耦合器在RO4003射频板上的尺寸达到了10 mm×20 mm)。而Wilkinson功分器要达到宽带性能也要牺牲尺寸，并且还需要解决一个宽带90°微带延长线的问题。而采用MiniCircuits公司的QCS-442+90°宽带功分器，在电性能较好的同时可以有很小的尺寸，这给平衡式放大器的设计带来了片式电感器新的思路。
为了验证QCS-442+90°功分器的性能，在ADS里用QCS-442+90°功分器的S参数模型进行原理图版图联合仿真，如图5所示。
2．5 平衡式放大器的版图设计和联合仿真
将90°宽带功分器和分支放大器的版图合在一起，进行原理图-版图的co-simulation，如图6所示。
仿真结果如图7～图10所示。由仿真结果可以得出，受益于90°宽带功分器的良好性能，该平衡式LNA的输入／输出驻波比在设计频带内很好。因为输入端90°宽带功分器的插入损耗，所以放大器增益减小，噪声系数增大，但也都在可接受的范围之内。用谐波平衡法仿真该平衡式放大器的P1 dB压缩点等性能。仿真结果如图10所示。
由图10可知，该LNA的输入1 dB压缩点为12 dBm，输出1 dB压缩点为20．5 dBm。正好比每个分支的LNA的P1 dB值大3 dB。
3 结语
低噪声放大器设计主要考虑的指标是放大器噪声系数和增益，但是这通常会牺牲放大器输入驻波比的性能。并且低噪声放大器为晶体管小信号放大，动态范围较小，又在雷达接收通道的最前端，很容易因为外来的大信号而饱和。平衡式放大器能够在增加一定的噪声系数和损失一定的增益的条件下较好的改善输入／输出驻波比，同时平衡式低噪声放大器的功率容量比单路放大器大一倍，可以有效增大接收机的动态范围。高电子迁移率晶体管具有良好的噪声和增益特性插件电感，是设计低噪声放大一体成型电感器的较好选择。同时随着制造技术的提高，新型90°宽带功分器能够比通常的微带形式的耦合器有更小的体积，给相应频段的平衡式放大器带来了新的设计思路。Agilent的ADS是功能强大的射频微波仿真平台，可以提供丰富且精确的器件仿真模型，使得设计更加贴合实际的电路。在射频微波电路的设计中使用ADS软件防真可以在设计中预先对电路的性能进行较为精确的优化和评估，减小实什么是电感器际电路制造中的风险，缩短研发周期，节约研发成本。
本文给出了基于ATF54143的S波段平衡式低噪声放大电路的设计、仿真分析电感厂家。仿真结果表明，所设计的低噪声放大器在3～4 GHz，噪声系数大小于1．5 dB，增益为(9．6±0．3)dB，输入／输出驻波比不大于1．3，输扁平型电感出1 dB压缩点为20．5 dBm。
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