4.9到6.0GHz低噪声放大器E-pHEMT的设计(二)
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:417
因l1也被用来输入栅压,在额定工作频率下,电感必须由c4适当地旁路掉,这可以增强低频稳定性。 r1和c5提供一个较好的低频电阻终端,从而提高低频率的稳定性。如果c4的值太大,l1和c4的串联谐振频率常常会产生低频增益振荡,从而使得r1和c5的值很难稳定下来。通过ads的优化功能,可以选择适当的l1、c4和r1的值,使低频稳定性最佳。选择一个10nf的电容c5,以其提高输出三阶截距(c5的值在优化过程中保持不变)。
输出高通网络由串连电容c3和并联电感l4组成。由于l4用来给q2施加漏压,它被c10旁路,r8和c11提供了一个低频电阻终端。
输入网络的主要目的是提供低噪声系数和很好的s11,输出网络的主要目的是提供需要的输出功率和很好的s22,级间网络用来在需要的频段使增益更平坦,降低低频增益,并有助于提高整体稳定性。需要电感为q1施加漏压,为q2施加栅压,需要电容为两级之间提供直流隔离,这样就形成了高通网络的基础。可以用ads软件来优化网络的多种参数。
至于fet源端正确接地的重要性,再怎幺强调都不过份。尽管通常低频增益在器件和信号地之间的距离最短时达至最大值,但仍可用一部分控制源电感来降低增益、提高稳定性,并在对噪声系数影响最小的基础上改进s11和s22。通过对每个源端和电镀通孔之间的微带线的尺寸、微带和信号地之间的电镀通孔尺寸的精确建模,设计者可以利用ads来决定最佳源电感。由于源电感通常使fet在高频时再生、在低频时退化,可从100 mhz到18ghz的k因子曲线中找到用于电路中的最佳源电感。
建立射频匹配网络之后,下一步是对器件加直流偏置。图3给出了一个无源偏置的例子。在该例子中,通过电阻r4和r8上的压降来设置漏流(id),可使用下面的公式计算它们的值:
其中:vdd电源电压,3.3v;vds是器件的漏源电压,2.7v;vg 是器件的栅源电压,0.515v;ids是器件的漏源电流,15ma;ibb代表直流稳定性,是典型栅流的10倍,0.1ma。
使用r2和r3组成的分压网络,建立了典型栅偏压(vg)。
可以在产品数据表的第10页,找到完整的无源偏置的例子(http://literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9006en.pdf)。值得注意的是:由于使用表1中首选的元件值,在计算值和实际值之间有差异。
在电源电压vdd=3.3v下测试放大器,该电源为每个器件提供vds = 2.7v和id= 15ma的偏置点。图4给出了测量的和 仿真的噪声系数。在5.8 ghz时噪声系数的额定值是1.4 db。输入微带线的损耗是0.15 db,因此加上匹配网络的损耗后器件的噪声系数大约是1.25db。1db压缩点(p-1db)下的输出功率是+11.5dbm。输出三阶截距点(oip3)是+28dbm。
在5.8ghz时,放大器测得的和仿真的增益是额定值22db。图5中的扫频增益曲线表明,若频率较低,则增益有适度的下降。图6和图7分别给出了输入和输出回波损耗的测量和仿真曲线。在4.9-6.0ghz频带内,测得的输入回波损耗大于15db,输出回波损耗大于9.5db。
因l1也被用来输入栅压,在额定工作频率下,电感必须由c4适当地旁路掉,这可以增强低频稳定性。 r1和c5提供一个较好的低频电阻终端,从而提高低频率的稳定性。如果c4的值太大,l1和c4的串联谐振频率常常会产生低频增益振荡,从而使得r1和c5的值很难稳定下来。通过ads的优化功能,可以选择适当的l1、c4和r1的值,使低频稳定性最佳。选择一个10nf的电容c5,以其提高输出三阶截距(c5的值在优化过程中保持不变)。
输出高通网络由串连电容c3和并联电感l4组成。由于l4用来给q2施加漏压,它被c10旁路,r8和c11提供了一个低频电阻终端。
输入网络的主要目的是提供低噪声系数和很好的s11,输出网络的主要目的是提供需要的输出功率和很好的s22,级间网络用来在需要的频段使增益更平坦,降低低频增益,并有助于提高整体稳定性。需要电感为q1施加漏压,为q2施加栅压,需要电容为两级之间提供直流隔离,这样就形成了高通网络的基础。可以用ads软件来优化网络的多种参数。
至于fet源端正确接地的重要性,再怎幺强调都不过份。尽管通常低频增益在器件和信号地之间的距离最短时达至最大值,但仍可用一部分控制源电感来降低增益、提高稳定性,并在对噪声系数影响最小的基础上改进s11和s22。通过对每个源端和电镀通孔之间的微带线的尺寸、微带和信号地之间的电镀通孔尺寸的精确建模,设计者可以利用ads来决定最佳源电感。由于源电感通常使fet在高频时再生、在低频时退化,可从100 mhz到18ghz的k因子曲线中找到用于电路中的最佳源电感。
建立射频匹配网络之后,下一步是对器件加直流偏置。图3给出了一个无源偏置的例子。在该例子中,通过电阻r4和r8上的压降来设置漏流(id),可使用下面的公式计算它们的值:
其中:vdd电源电压,3.3v;vds是器件的漏源电压,2.7v;vg 是器件的栅源电压,0.515v;ids是器件的漏源电流,15ma;ibb代表直流稳定性,是典型栅流的10倍,0.1ma。
使用r2和r3组成的分压网络,建立了典型栅偏压(vg)。
可以在产品数据表的第10页,找到完整的无源偏置的例子(http://literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9006en.pdf)。值得注意的是:由于使用表1中首选的元件值,在计算值和实际值之间有差异。
在电源电压vdd=3.3v下测试放大器,该电源为每个器件提供vds = 2.7v和id= 15ma的偏置点。图4给出了测量的和 仿真的噪声系数。在5.8 ghz时噪声系数的额定值是1.4 db。输入微带线的损耗是0.15 db,因此加上匹配网络的损耗后器件的噪声系数大约是1.25db。1db压缩点(p-1db)下的输出功率是+11.5dbm。输出三阶截距点(oip3)是+28dbm。
在5.8ghz时,放大器测得的和仿真的增益是额定值22db。图5中的扫频增益曲线表明,若频率较低,则增益有适度的下降。图6和图7分别给出了输入和输出回波损耗的测量和仿真曲线。在4.9-6.0ghz频带内,测得的输入回波损耗大于15db,输出回波损耗大于9.5db。