S波段场效应管低噪声放大器的设计仿真(6)
3.5稳定性
放大器必须满足的首要条件之一是其在工作频段内的稳定性。这一点对于射频电路是非常重要的，因为射频电路在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的趋势。考察电压波沿传输线的传输，可以理解这种振荡现象。若传输线终端反射系数Γ0>1，则反射电压的幅度变大（正反馈）并导致不稳定的现象。反之，若Γ0<1，将导致反射电压波的幅度变小（负反馈）。当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于1,即 Γin<1, Γout<1 时，不管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；当输入端或输出端的反射系数的模大于1时，网络是不稳定的，称为条件稳定。对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，否则放大器不能稳定工作，即使负载阻抗和源阻抗属于标准的阻抗，但随着温度、湿度等环境的变化这些阻抗可能会发生变化，同时放大器的参数也会发生变化，而在设计基于有源两端口网络射频放大电路时，绝对稳定是非常有价值的。如果有源器件满足绝对稳定条件，可以简化放大电路的设计，提高设计效率。而且只有在绝对稳定的条件下晶体管才有可能达到最大增益，所以判断一个晶体管的射频是否绝对稳定就相对变得重要。而一个晶体管的射频稳定条件是：
K为稳定性判别系数，只有当式3.6中的3个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。
3.6 端口驻波比和反射损耗
低噪声放大器的输入和输出反射系数表征着输入输出信号的反射损耗，通常用输入和输出驻波比来表示，将低噪声放大器看成标准两端口网络，则输入输出驻波比如下：
低噪声放大器主要指标是噪声系数所以输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的，其结果会偏离驻波比最佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。此外，由于微 波场效应晶体或双极性晶体管，其增益特性大体上都是按每倍频程以 6 dB规律随频率升高而下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下，只能采用低频段失配的方法来压低增益，以保持带内增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升高。一般情况下，为了减小放大器输入端失配所引起的端口反射对系统的影响，可用插损很小的隔离器等其他措施来解决。
4 低噪声放大器设计仿真及优化
4.1 指标目标
频率：2.45GHz±50MHz
带内增益：大于40dB
噪声系数：小于1.5dB
4.2选取晶体管并仿真晶体管参数
本文选取晶体管ATF-54143，对其参数的仿真的原理图如下：
图4.1晶体管工作点扫描的电路
仿真结果如下：
图4.2直流工作点扫描曲线
由图表可知，晶体管ATF-54143的静态工作点为：
VCE=3.750V；
ICi=0.004；
IBB=0.400000。
4.3偏置电路的设计
利用ADS的S参数仿真在所需要的频带内求出低噪管的S参数，并与手册提供的S参数对比，通过调整VGS不断修正S参数最终得到合适的偏置电路。最终的到添加偏置电路后的电路图集测试结果如图所示：
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