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无线设计中LNA和PA的基本原理

微波射频网  · 公众号  ·  · 2017-07-11 17:41

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由于这些原因,几乎所有在GHz 范围内工作的高性能LNA 供应商均会提供评估板或经过验证的印刷电路板布局,因为测试设置的每个方面都至关重要,包括布局、连接器、接地、旁路和电源。没有这些资源,设计人员就需要浪费时间来评估元器件在其应用中的性能。

基于GaAs 的LNA 的一个代表是HMC519LC4TR。这是一种来自Analog Devices 的18 到31 GHz pHEMT(假晶高电子迁移率晶体管)器件(图2)。这种无引线4×4 mm 陶瓷表面贴装封装可提供14 dB 的小信号增益,以及3.5 dB 的低噪声系数和+ 23 dBm 的高IP3。该器件可从单个+3 V 电源提取75 mA 电流。

图2:HMC519LC4TR GaAs LNA 为18 至31 GHz 的低电平输入提供低噪声增益;大多数封装连接用于电源轨、接地或不使用。(图片来源:Analog Devices)

从简单的功能框图到具有不同值和类型的多个外部电容器都需要一个设计进程,提供适当的射频旁路,在三个电源轨馈电上具有低寄生效应,指定为Vdd(图3)。

图3: 在实际应用中,HMC519LC4TR LNA 在其电源轨上需要多个额定电压相同的旁路电容器,以提供用于低频滤波的大电容以及用于射频旁路的较小值电容,从而最大程度地减少射频寄生效应。(图片来源:Analog Devices)

根据此增强原理图生成评估板,详细说明布局和BOM,包括非FR4 印刷电路板材料的使用(图4(a) 和4(b))。

图4(a)

图4(b)

图4: 考虑到这些LNA 前端工作的高频率和它们必须捕获的低电平信号,一个详细且经测试的评估设计至关重要。其中包括一份原理图(未显示)、电路板布局(a) 和BOM,及无源元器件和印刷电路板材料(b) 的细节。(图片来源:Analog Devices)

MACOM MAAL-011111 是用于更高频率的GaAs LNA,可支持22 至38 GHz 运行(图5)。该器件可提供19 dB 的小信号增益和2.5 dB 的噪声系数。此LNA 表面上是一个单级器件,但其内部实际有三个级联级。第一级针对最低噪声和中等增益进行了优化,后续级别提供额外增益。

图5: 对用户来说,MAAL-011111 LNA 表面上是一个单级放大器,但其内部使用了一系列增益级,旨在最大化输入到输出信号路径SNR,同时在输出端增加显著增益。(图片来源:MACOM)







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