關(guān)于2.5GHz WiMAX低噪聲放大器設計

WiMAX又稱(chēng)為802.16無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)，是又一種為企業(yè)和家庭用戶(hù)提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線(xiàn)連接方案。因其能提供高速的數據業(yè)務(wù)以及對3G可能構成的威脅，使WiMAX在最近一段時(shí)間備受業(yè)界關(guān)注。

　　低噪聲放大器是接收機的重要組成部分，它對降低接收鏈路的噪聲系數(NF)，提高整個(gè)接收機的靈敏度起著(zhù)至關(guān)重要的作用。由于它位于接收機的最前端，所以要求它具有很小的噪聲系數。為了抑制后級元件對噪聲系數的影響，又要求它具有合適的增益。

　　為了滿(mǎn)足2.5GHZ WiMAX應用，要求該低噪聲放大器在工作頻段2.49～2.69GHz內能有>14dB的增益，1dB的噪聲系數。為了降低接收機成本，該低噪聲放大器基于低廉的FR4板材，并采用Avago的一款E-PHEMT(增強型偽高電子遷移率晶體管)ATF-551M4設計，ATF-551M4價(jià)格較ATF-54143更為便宜，同時(shí)ATF-551M4具有更低的漏級偏置電流，能夠有效降低接收機功耗。

輸入匹配電路設計

為了滿(mǎn)足系統設計要求的噪聲系數，增益，同時(shí)獲得好的線(xiàn)性度，選取該器件溝道電流(Ids)為30mA，漏極到源極電壓為3V，根據ATF-551M4的datasheet3，該E-pHEMT晶體管具有如下典型值：

2.5GHz S11=0.690∠-131.0°，

3.0GHz S11=0.668∠-146.0°，

2.4GHz Fmin= 0.45 Fopt=0.33∠54°Rn/50=0.09。

3.0GHz Fmin= 0.52 Fopt=0.26∠79°Rn/50=0.09。

可以看出最佳輸入匹配點(diǎn)S11*與最小噪聲匹配點(diǎn)Fopt相差比較遠，所以我們不可能同時(shí)獲得較好的噪聲系數和輸入回損。實(shí)際上，由于LNA離天線(xiàn)比較近，為了保證天線(xiàn)口良好的駐波比，我們對低噪聲放大器的輸入回損要求比較高，因此，需將低噪聲放大器的輸入匹配到最佳匹配點(diǎn)S11*。然而，從圖2的Smith園圖中可以看出，如果匹配到S11*點(diǎn)，此時(shí)的NF只有1.25dB，沒(méi)有達到設計要求。

為了改善輸入回損與噪聲系數的矛盾，可以通過(guò)在源級引入負反饋以改變輸入阻抗。我們可以在A(yíng)TF-551M4的源級增加兩段等長(cháng)的接地線(xiàn)，這兩段接地線(xiàn)等效為兩個(gè)小電感，為ATF-551M4提供負反饋。通過(guò)ADS可以對加入源級引線(xiàn)后S11*的變化進(jìn)行仿真(圖1)。設計中我們取引線(xiàn)的寬度為0.25mm，圖2中分別是引線(xiàn)長(cháng)度為0mm，0.6mm，1.0mm情況下的S11*位置，結果表明，在源級引入負反饋能明顯的拉近S11*與Fopt的距離，改善輸入回損與噪聲系數的矛盾。線(xiàn)長(cháng)為0.6mm時(shí)，就能將噪聲系數提高到0.85dB以?xún)取?