先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝，如安捷倫的增強(qiáng)模式phemt等，使單片微波集成電路(mmic)能夠以低電壓運(yùn)行、耗電量低，并且具有低噪聲系數(shù)(nf)和高線性性能。由于大多數(shù)mmic具有內(nèi)部偏壓和反饋電路，這些器件上的阻抗匹配更加簡(jiǎn)便，用這種器件設(shè)計(jì)的gps低噪聲放大器(lna)可顯著減少元件數(shù)量，適合便攜式應(yīng)用。

    圖1：mmiclna(左)與典型分立lna(右)的對(duì)比。

    許多gps接收機(jī)lna的設(shè)計(jì)是基于分立的解決方案。lna設(shè)計(jì)人員不愿從分立的解決方案轉(zhuǎn)換到基于mmic的解決方案，其原因是使用晶體管的分立解決方案會(huì)使放大器的nf與mmiclna相比較低。但是，分立的解決方案也有自己的缺點(diǎn)。在設(shè)計(jì)具有緊湊電路并需要能快速上市的現(xiàn)代便攜式應(yīng)用中，采用分立晶體管設(shè)計(jì)高性能lna的傳統(tǒng)方式正在發(fā)生迅速的變化。雖然分立的設(shè)計(jì)仍可提供最佳的nf性能，但新型mmic，如安捷倫的mga-61563等，卻具有很好的噪聲性能，同時(shí)具有使用micc的許多優(yōu)勢(shì)，如：

    圖2：1.575ghz條件下s11、γopt和噪聲圓周的位置。

    1．在非常廣的頻率范圍內(nèi)具有無(wú)條件的穩(wěn)定性；

    2．集成的電流鏡簡(jiǎn)化了偏置電路設(shè)計(jì)；

    3．內(nèi)部反饋使得在更大的帶寬范圍內(nèi)更易于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；

    4．高線性性能和低噪聲；

    5．增強(qiáng)模式fet只要求單一的正供電電源。

    與傳統(tǒng)的分立方法相比，上述所有長(zhǎng)處都將轉(zhuǎn)化成一個(gè)元件數(shù)量較少、設(shè)計(jì)周期更短的緊湊電路。圖1為mmic解決方案(左)與典型分立解決方案(右)的比較示意圖。很明顯，利用mmic方案生成的解決方案體積更小，這正是空間受限的便攜式應(yīng)用想要的。

    圖3：器件穩(wěn)定性仿真。

    本文通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例展示了在gpslna設(shè)計(jì)中使用mmic方案的優(yōu)勢(shì)，這里選擇安捷倫的mga-61563。首先，筆者對(duì)低電流下該器件的s參數(shù)進(jìn)行分析，并演示其無(wú)條件的穩(wěn)定性。然后討論了為達(dá)到最佳噪聲性能同時(shí)保持良好的輸入和輸出vswr而匹配輸入的簡(jiǎn)便性。由于回?fù)p、nf和增益的要求在不斷變化，筆者還討論了另外兩個(gè)問(wèn)題：1.最佳的可能輸入與輸出回?fù)p匹配(如共軛匹配)；2.為獲得更好的輸入回?fù)p對(duì)nf進(jìn)行折衷。最后，簡(jiǎn)要討論了使這種基于mmic的gpslna處于軟件控制之下的各種可行方法。

    圖4：低頻穩(wěn)定條件下增加阻尼電阻前后器件的穩(wěn)定性。

    選擇有源器件

    了解了主要性能要求如nf、回?fù)p、增益和iip3之后，選擇lna器件是設(shè)計(jì)lna的第一步，也是最關(guān)鍵的一步。雖然典型的器件datasheet也提供器件的性能參數(shù)，但這些參數(shù)的規(guī)定頻率通常與lna的設(shè)計(jì)目標(biāo)不同。因此，在預(yù)測(cè)最終lna噪聲系數(shù)、回?fù)p、增益和穩(wěn)定性時(shí)，需要一套準(zhǔn)確的器件s參數(shù)和噪聲參數(shù)。這個(gè)gpslna設(shè)計(jì)實(shí)例的目標(biāo)是nf<1.1db、增益>13.0db，且+3v供電電源電流低于10ma。盡量減少lna的元器件數(shù)量也是一個(gè)重要需求，還應(yīng)該考慮到mmic要具有較低的fmin、參數(shù)s22接近smith圖的中心等。

    圖5：簡(jiǎn)便、快捷的仿真用于預(yù)測(cè)放大器的性能，盡早確認(rèn)選擇器件的各種假設(shè)。

    mga-61563在10ma條件下的噪聲參數(shù)顯示，在1.5ghz條件下fmin為0.91db。忽略最終放大器的輸入回?fù)p，將pcb輸入