1/1CDMA射頻前端低噪聲放大器電路設(shè)計(jì)研究1、引言

射頻前端低噪聲放大器（LNA）電路是無線電設(shè)備前端電路設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。由于實(shí)際的無線電傳播環(huán)境通常較為惡劣，因此，其射頻前端電路中必需考慮采納LNA。LNA作為射頻模塊中的關(guān)鍵電路，其噪聲大小直接影響著接收機(jī)的性能。另一方面，LNA的設(shè)計(jì)也是無線電設(shè)備相關(guān)電路設(shè)計(jì)中最具有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容之一。這主要表現(xiàn)在它同時(shí)需要滿意高增益、低噪聲、良好的輸入輸出匹配和在盡可能小的工作電流時(shí)的無條件穩(wěn)定性。

作為移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)之一的CDMA2000，是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛的重視。事實(shí)上，LNA電路的設(shè)計(jì)是這一標(biāo)準(zhǔn)下基站電路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。同時(shí)，由于移動(dòng)通信設(shè)備應(yīng)用場合以及CDMA2000多址方式的特別性，抑制干擾/噪聲、提升增益并保持其穩(wěn)定性，是相關(guān)電路設(shè)計(jì)的基本動(dòng)身點(diǎn)。因此，可以結(jié)合CDMA2000基站LNA電路的設(shè)計(jì)問題，探討一般情形下射頻LNA電路設(shè)計(jì)的若干關(guān)鍵問題及其解決途徑。這同時(shí)也為一般性問題的爭論供應(yīng)了實(shí)際應(yīng)用的背景。

2、射頻LNA電路設(shè)計(jì)中的若干問題

低噪聲放大電路的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)同時(shí)應(yīng)著眼于低噪聲和高增益兩方面的要求。在高增益的情形下，從其性能的牢靠性動(dòng)身，必需兼顧電路的穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中對(duì)這些因素的綜合考慮和折中處理，首先對(duì)有關(guān)問題逐一加以爭論。

2.1噪聲問題及其處理方法

導(dǎo)致放大電路噪聲特性變差的主要噪聲來源包括閃耀噪聲、熱噪聲和散彈噪聲。其中，閃耀噪聲又稱為1/f噪聲，其取值與半導(dǎo)體材料有關(guān)，功率譜密度與頻率成反比。因此，在射頻狀況下可以不予過多考慮。熱噪聲是電子熱運(yùn)動(dòng)所引入的噪聲，主要受控于環(huán)境溫度，與電流無關(guān)。在射頻情形下，這一噪聲受外場頻率上升的作用，其量值將隨頻率的上升而明顯增大。散彈噪聲不直接受溫度的影響。散彈噪聲的大小正比于工作電流。綜上所述，射頻低噪聲放大電路中作為對(duì)噪聲的抑制，主要應(yīng)考慮對(duì)熱噪聲和散彈噪聲的抑制。

一般地，噪聲問題可以通過選擇低噪聲器件、降低電路插損、改善線性度，以及降低電路功耗等方式加以有效解決[1]。留意，包括低噪聲器件的選擇在內(nèi)，上述方法大都與電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)有關(guān)。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)依據(jù)相關(guān)指標(biāo)要求，敏捷應(yīng)用上述處理方法。

2.2增益問題及其處理方法

為了實(shí)現(xiàn)電路的高增益（一般都在幾十dB），通常需要采納多級(jí)放大電路，如圖1中所示的兩級(jí)放大電路。這一處理方法在實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。

為了獲得LNA電路最大增益輸出，輸入輸出必需阻抗匹配。對(duì)實(shí)際的LNA放大電路，其輸入輸出阻抗一般都設(shè)計(jì)為50從噪聲的角度看，可以通過天饋端與LNA電路輸入端之間的共軛匹配來實(shí)現(xiàn)能量的最佳傳輸。

2.3穩(wěn)定問題及其處理方法

電路的穩(wěn)定性也是LNA電路必需考慮的，特殊是在放大器的設(shè)計(jì)中，必需保證放大器的穩(wěn)定性，以避開可能消失的自激，穩(wěn)定性判據(jù)如下[2]：定義

改善電路的穩(wěn)定性通?？刹杉{四種阻抗連接，其連接方式如圖2所示。圖2（