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LNA设计

news 来源：原创 2025/4/22 2:32:39

设计目的

为后级提供足够的增益以克服后级电路噪声

尽可能小的噪声和信号失真

确保输入和输出端的阻抗匹配

确保信号线性度

评价标准

噪声系数

功率增益

工作频率和带宽

输入信号功率动态范围

端口电压驻波比

稳定性

基于SP模型的LNA设计

直流分析

S参数分析

设计指标：

噪声系数： $NF=\frac{Sin/Nin}{Sout/Nout}$

增益： $G=\frac{P2}{P1}$

工作频率和带宽

输入信号功率动态范围

端口驻波比

稳定性

sp模型分为"pb_hb_"和"sp_hb_"，其中第一个是封装类模型（用于直流和偏置电路扫描设计），第二个是S参数模型，用于射频性能仿真。

设计步骤：

SP模型制作安装

直流工作点扫描和选取

S参数特性仿真

阻抗匹配

稳定性、噪声系数、增益的优化仿真

以AT41533设计：NF<2.5dB；Gain>8dB;VSWR<2;K>1

选择工作点（Vce=2.7V，Ic=5mA）

BJT Curve Tracer：能测量 BJT 的各种特性曲线，如输入特性曲线（基极电流$I_B$与基极 - 发射极电压$V_{BE}$的关系）和输出特性曲线（集电极电流$I_C$与集电极 - 发射极电压$V_{CE}$的关系）。通过这些曲线，可以直观地了解 BJT 在不同工作条件下的电气性能。

S参数分析：

增益=4.97<8，用微带线进行阻抗匹配：

微带线：宽度决定特性阻抗、长度决定电容电感特性。

基于实际晶体管模型的LNA设计

控件：直流伏安特扫描控件、偏置电路扫描控件、

通过S参数分析晶体管绝对稳定特性和最大转移增益是否满足要求
根据数据手册选取静态直流工作点（根据噪声系数、增益等要求）
晶体管库文件安装
添加DC_BJT或DC_FET控件进行晶体管直流特性分析
在TransistorBias面板选择偏置电路控件完成偏置电路设计
利用stabfact和Maxgain控件求解偏置电路下的稳定因子K曲线和最大增益曲线
若K或Gain不满足要求，修改电路或更换晶体管
如果电路中电感为非标准值，则需要将电感值转换为微带线 $l(mm)=\frac{11.81L(nH)}{Z0\sqrt{\epsilon r}}*24.5$ （经验公式）
仿真已选偏置电路下的噪声系数，通过开启S参数仿真控件“Calculate noise”
输入阻抗求解
输入阻抗匹配
输出阻抗求解
输出阻抗匹配