1.9GHz基站前端射频LNA仿真与实现研究

1 LNA的设计

1．1 LNA结构选择

通常，在LNA的设计中主要考虑低噪声系数(NF)、足够的增益(G)和绝对的稳定性。对于本文TMA放大器中LNA设计的实际技术规范要求如表1所示。同时要求所使用的LNA结构满足良好的输入输出匹配，保证LNA的稳定性，兼顾到功分／合路网络的低损耗、几何尺寸小，工作带宽内良好的相位和幅度匹配，足够的工作带宽(涵盖在1．95GHz左右)，符合CDMA标准上行频率。据此选择了以平衡结构为特征的LNA结构(如图2)。这种平衡结构的重要特性是：它较单阶放大器的截点高出一倍，并以标准50Ω实现输入输出匹配，在某一路硬件失效时电

表1 LNA主要技术规范列表

　　

为使图2中的LNA模块噪声系数、截点和增益达到表1中的各项指标，设计漏极电流Id=60mA。同时，要求单个放大元件在此偏置点的工作性能达到优于表1的规范值。由于E-pHEMT元件ATF-54143在电流Id=60mA下，具有最佳的截点(IP3)和最小噪声系数Fmin漏源极电压Vds为3V时，具有稍高的增益；偏置是+5V稳定电压，所需单极性+3V电压更具有优势，因此选择其作为放大元件。

1．2 偏置及匹配网络的设计和源端接地电感处理

1．2．1 偏置及匹配网络的设计

ATF-54143的偏置网络是根据元件的静态工作点和输入输出匹配网络设计得出。输入匹配网络则由元件的最佳噪声反射系数Topt为主来决定，以求得噪声系数NF降到最小；输出匹配则要求共轭匹配，以求得最大功率输出，保证有足够的增益，两者都在Smith图上实现输入输出至50Ω的匹配。首先，元件的偏置以电阻R1和R2(见图3)组成的分压器实现，分压器的电压取自漏极电压，并为电路提供电压负反馈，以维持漏极电流的恒定，R3为漏栅极的限压电阻。R1，R2，R3的计算值见式(1)。

R1=Vgs/IBB

R2=[(Vds-Vgs)