基于ATF54143的LNA设计

[{"insert":"——转自公众号《射频美学》 作者 RF Technologies"},{"attributes":{"align":"right"},"insert":"\n"},{"insert":"本文基于ATF54143的芯片进行LNA设计，ATF54143的芯片是前身为安捷伦公司开发的一款LNA芯片，其拥有高增益，高线性，低噪声的特性，广泛用在基站场景中，频率覆盖范围为450MHz-6GHz。\n本文按照DataSheet的特性，先进行静态工作点的设置，静态工作点的设置按照工作电压Vdc=5V,Vgs=0.5V,Vds=5V,ids=60mA。具体静态工作点的设置电路参考如下：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/f94cd3c7b90cdc5d.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"静态电路仿真结果如下，满足稳定性系数K>1，噪声系数N<1，最大增益（1.5GHz）时为19dB。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/e327e0948623b7f4.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"       本文按照最大增益的参数进行设计，需要找到设计最大增益时输入和输出阻抗，其阻抗如下：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/ebe44cb3e7809877.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"其中Ga圆对应Zs的阻抗，Gp圆对应ZL的阻抗，这样我们就可以进行输入和输出匹配的设计，最大增益设计，需满足共轭匹配，匹配图需满足下图要求。\n \n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/fabd23f0d1ae975e.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"首先进行输入匹配设计：\n阻抗匹配设计可以打开ADS里面的Smith Chart工具进行操作，设置一个阻抗为50欧姆，另外一个阻抗为7.6+j*4.56,参考图如下：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/1c9a3f775d073180.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/ad7590e46598800b.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"其输入匹配如下：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/64187d8e3b98ea28.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"S参数仿真结果如下，满足很好的要求：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/29271ccb2cbcb45c.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"同理输出匹配也是按照上面的方式进行，匹配方式按照低通的设计，可以有效抑制高频谐波等。\n全部仿真原理图如下：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/faaf4739b6b2ecbb.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"全部仿真结果：\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/1f1c673a080f800a.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"最后进行版图仿真，版图仿真需要对原理图进行完善，就是元器件之间需要补充走线进行版图连接，完善的版图原理图前提都要满足管子工作的要求。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/321fa7e91f9693f1.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"生成的版图如下，版图需要按照实际的位置进行调整，需要尽量美观。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/4d1b4abb0c64a327.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"版图完成生成EM model进行联合仿真，\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/699fcff9cab20e5f.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"联合仿真由于寄生参数的影响需要进行匹配的局部微调，并进行对比。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202209/f81c6737eefcff28.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"本文结合ATF54143的管子，需要考虑的是静态工作点的设计，需要了解各元器件是怎么影响到阻抗，噪声系数，稳定性及最大增益，需要掌握输入输出的匹配设计，需要掌握如何进行制作及优化版图的。\n"}]