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GPS低噪声放大器(Low Noise Amplifier,常缩略为LNA)位于GPS射频接收机前端,是GPS接收机的关键部件,它对接收机灵敏度有着决定性的影响。GPS低噪声放大器位于GPS天线后,是接收机的第一级,它对天线接收的微弱信号进行放大的同时降低噪声干扰,再将信号送至后端的下变频电路,以供系统解调出所需的信息数据。通常低噪声放大器的设计包括偏置电路的设计,输入、输出匹配网络设计,稳定性设计等,需要考虑的因素有噪声系数、增益、稳定性、带宽动态范围等。此外根据应用场合还需考虑成本、尺寸、功耗等因素。总的来说设计一个低噪声系数、高增益、绝对稳定、高动态范围、低功耗、小尺寸、低成本的低噪声放大器是射频工程师致力追求的事情。
本文基于工作频率为1575.42MHz、增益>38dB、噪声系数<2dB、1和2端口电压驻波比<2的低噪声放大器的设计目标,在此基础下组织论文结构。首先对低噪声放大器的各项指标进行描述,并从多级低噪声放大器噪声系数公式的理解上出发,确定低噪放级数以及放大管器件的选择。第一级为 ATF34143,二三级为SPF5043z,滤波器SAWTEK856042。然后基于Agilent的射频设计软件ADS对放大管ATF34143进行原理图及版图的仿真,最终确定第一级低噪声放大器的电路结构,再按照增益及噪声的分配,确定三级低噪放框架,并使用prote199画图软件完成三级低噪放版图的绘制,最后进行电路的测试和调试,最终得到工作稳定且性能良好的三级低噪声放大器。