低噪聲放大器(lna)對于增大微波接收機的靈敏度和接收范圍是非常重要的。為了滿足在4.9-6.0ghz(覆蓋了ieee 802.11a, hiperlan2和 hiswana的無線局域網(wǎng)wlan(wireless local area network)接收機的使用范圍)的范圍內(nèi)使用，一項基于e-phemt設(shè)備技術(shù)的兩極設(shè)計可以使放大器在5.5ghz時具有22.2db增益、低噪聲指數(shù)1.4db、線性輸出功率(p-1db) +11.5 dbm以及三階輸出截距點(oip₃) +28 dbm。

　　由于具有寬頻范圍，lna設(shè)計可以用于北美、歐洲和日本的wlan接收機。這些波段涵蓋了北美的5.15-5.35 ghz和5.725-5.825 ghz(802.11a)、歐洲的5.15-5.35 ghz和 5.470-5.725 ghz(hiperlan)以及日本的5.15-5.25 ghz(hiswana)。這種放大器的兩極是基于安捷倫科技(agilent technologies)的型號為atf-551m4的低噪音e-phemt晶體管(數(shù)據(jù)表格可以通過以下地址下載：http://literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9006en.pdf)而設(shè)計的。該晶體管柵寬400µm，在2-10 ghz的頻率范圍內(nèi)具有低噪音和高截距點，采用無鉛表面固定塑料封裝，尺寸為1.43x1.23x0.7mm。

　　除了具有非常低的典型的噪聲指數(shù)(0.5db)外，在2ghz、2.7v偏置及漏流10ma時，atf-551m4還可以提供+24.1dbm的oip₃。與耗盡型phemt使用負(fù)向電壓相比，e-phemt的優(yōu)點在于偏置設(shè)計更加簡化，只需要一個偏置的正相柵極電壓，而產(chǎn)生這樣的偏置電壓就需要由一個簡單的電壓分配器提供一個從漏極到柵極的小的正相電壓，進而產(chǎn)生一個額定漏電流。

　　為了滿足噪聲指數(shù)和增益的要求，漏源電流(i_ds)選為15ma。從設(shè)備數(shù)據(jù)表可以看出，該值可以提供很好的ip₃和很低的最小噪聲指數(shù)。從該表還可以看出2.7v漏源電壓(v_ds)使增益稍微有所提高，并且能夠很容易的使用3.3v電源。

　　使用安捷倫科技的eesof高級設(shè)計系統(tǒng)(ads)軟件可以通過線性或非線性的操作模式對放大器電路進行模擬。對于線性分析，可以用touchstone格式的兩端口s-參量對晶體管進行建模，該格式的文件atf551m4.s2p可以從安捷倫無限設(shè)計中心網(wǎng)站。除了增益、噪聲指數(shù)以及輸入輸出回波損耗信息以外，模擬過程也對電路的穩(wěn)定性進行重點研究。通過計算機模擬，可以很容易地計算出rollett穩(wěn)定系數(shù)(k)并畫出穩(wěn)定性圓。

　　ads額定優(yōu)化(也稱作性能優(yōu)化)工具用于最佳性能原件值的選擇。該工具可以用來修改一組參數(shù)值以滿足預(yù)定的性能目標(biāo)，這是通過比較計算和需要的響應(yīng)并修改設(shè)計參數(shù)值而使計算的響應(yīng)更接近目標(biāo)性能而實現(xiàn)的。在進行任何類型的分析如ac、dc、s參數(shù)、諧波平衡、電路封裝以及瞬態(tài)仿真時，存在于ads模擬器中的額定優(yōu)化都可以用來進行模擬/rf系統(tǒng)仿真。對4.9 - 6.0 ghz帶寬內(nèi)的增益、噪聲指數(shù)和回波損耗、帶外增益以及0.1 - 18 ghz內(nèi)的無限穩(wěn)定性設(shè)立目標(biāo)值。舉一個額定優(yōu)化的例子，optex1_prj可以在ads幫助庫的第二章«調(diào)整、優(yōu)化和統(tǒng)計設(shè)計»部分找到。

　　工作在6ghz的優(yōu)化工具必須具有電阻、電感和電容的精確等效電路模型。這些模型必須包括封裝寄生電感、電阻和電容，這樣就可以在使用優(yōu)化工具時允許元件值在很小的范圍內(nèi)改變，并與測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)。圖1所示為無源元件模型和ads優(yōu)化工具。需要注意的是，每個制造商的無源元件的寄生特性都略有不同。

　　圖2給出的演示板主要是為5-6 ghz內(nèi)應(yīng)用而開發(fā)的。為硬度起見，這個印刷電路板(pcb)是三層結(jié)構(gòu)。頂層是信號層，是0.010英寸厚的fr4，介電常數(shù)4.2；第二層和第三層僅是為了增加硬度。該板使用小型eia0402 (0.04 x0 .02 英寸/ 1.0 x 1.5 mm, 額定值)形狀因數(shù)的表面封裝元件。使用微波傳輸帶線代替0402電感，可以降低電路損耗，但也使布線任務(wù)增大。電路實際需要的6x15 mm區(qū)域用藍色標(biāo)出。

　　圖3所示為兩極放大器的原理圖。放大器利用一個帶通網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)輸入匹配，一個高通網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)輸出匹配，通過高通網(wǎng)絡(luò)進行級間匹配。

　　輸入網(wǎng)絡(luò)是最佳噪聲指數(shù)與合理輸入回波損耗之間的折衷，包括串連電容c1、并聯(lián)電感l(wèi)1和并聯(lián)電容c12。使用如圖所示的演示板進行布線時，在l1之前的安裝墊必須使用銅片進行過渡(使用安裝墊的目的是獲得低通阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。