RELIANCE 45C201設(shè)計實(shí)例仿真

　　根據(jù)某任務(wù)研制要求，需要設(shè)計一個工作于L/S頻段的低噪聲放大器，主要技術(shù)指標(biāo)包括：工作頻率為1.2~2.5 GHz;P-1dB≥10 dBmW;增益G≥32 dB;噪聲系數(shù)Nf≤1.1 dB;輸入、輸出駐波比不大于1.5.依據(jù)以往工程經(jīng)驗，選用兩只NEC公司生產(chǎn)的NE42484A低噪聲器件進(jìn)行平衡式電路設(shè)計，此電路增益明顯滿足不了指標(biāo)要求，需要增加一級高增益且噪聲較低的帶內(nèi)匹配電路的放大器，如Stanford公司生產(chǎn)的SAN-386內(nèi)匹配晶體管。根據(jù)多級放大器噪聲計算公式：

　　式中：F為兩級放大器總的噪聲系數(shù)，F(xiàn)1，F(xiàn)2分別為*、二級的噪聲系數(shù)，G1，G2分別為*、二級的增益。通過該公式可以明顯看出，級聯(lián)后的噪聲系數(shù)主要取決于*級放大器的噪聲系數(shù)，且*級增益越大，后級對總噪聲系數(shù)的貢獻(xiàn)就越小。

　　兩只RELIANCE 45C201場效應(yīng)管的S參數(shù)盡量選擇*，微帶基片選用介電常數(shù)為9.2、厚度為1 mm的復(fù)合介質(zhì)基板，利用ADS軟件建立仿真電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，匹配電路的形式選擇微帶阻抗變換型匹配法，該匹配法在形式上相當(dāng)于若干條微帶線相互串聯(lián)而成。根據(jù)NE42484A場效應(yīng)管和SAN-386晶體管的S參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化設(shè)計，常用的優(yōu)化方式分為隨機(jī)優(yōu)化和梯度優(yōu)化，隨機(jī)法通常用于大范圍搜索，梯度法則用于局域收斂。優(yōu)化時可設(shè)定少量的可變參數(shù)，對放大器的各個指標(biāo)分步驟進(jìn)行優(yōu)化，先用100~200步的隨機(jī)法進(jìn)行優(yōu)化，后用20~30步的梯度法進(jìn)行優(yōu)化，一般可達(dá)*結(jié)果。

　　RELIANCE 45C201仿真結(jié)果見圖3.在1.2~2.5 GHz的工作頻帶內(nèi)，輸出功率1 dB壓縮點(diǎn)在器件的選擇時已經(jīng)保證；帶內(nèi)增益在35~37 dB之間；噪聲系數(shù)不大于0.8 dB;輸入、輸出駐波比均小于1.5.仿真分析結(jié)果表明，采取這種設(shè)計方案可以滿足研制要求。通過仿真優(yōu)化后的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)繪制微帶電路板，注意要在匹配微帶線加入隔離小島，以方便調(diào)試時更改微帶線的尺寸，獲得更好的性能；在電路的四周大面積附銅，并留下較密集的金屬化接地過孔，增強(qiáng)電路的接地性能，如圖 4所示。圖中標(biāo)有V1，V2處是待焊接的兩只NE42484A場效應(yīng)管，V3處是待焊接的SAN-386晶體管。

　　RELIANCE 45C201在放大器的生產(chǎn)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)有兩個重要環(huán)節(jié)需要注意，一個是的加工工藝保證；另一個是供電偏置電感的調(diào)試。Lange耦合器的耦合線間需要粘結(jié)跳線，如圖1所示，試驗證明微帶電路板鍍金后采用金絲壓焊工藝可以保證可靠性和精度，且耦合線問采用單根跳線或多根跳線性能指標(biāo)基本不變，因此建議在實(shí)際使用時采用兩根以上并行跳線以提高可靠性。如果工藝條件上無金絲焊接技術(shù)，RELIANCE 45C201還可以采用同樣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇專業(yè)廠家生產(chǎn)的Lange耦合器，例如Anaren公司的小型化表貼器件。供電偏置電感需要手工成形，調(diào)試時通過微調(diào)線圈間距來改變電感大小，實(shí)現(xiàn)電路的*匹配，調(diào)試完成后采取硅橡膠加固，從而提高可靠性。

　　RELIANCE 45C201在完成放大器的調(diào)試后對所要求的各項指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)際測試，在1.2~2.5 GHz的工作頻帶內(nèi)，增益在33~35 dB之間，比仿真結(jié)果小2 dB左右；噪聲系數(shù)不大于1dB，比仿真結(jié)果偏大0.2dB左右；輸入、輸出駐波比跟仿真結(jié)果基本*。因此該寬頻帶低噪聲放大器各項指標(biāo)均滿足研制任務(wù)要求。

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