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随着无线通信技术的发展,无线通信的应用已经从军事领域扩展到日常生活的各个方面,如个人移动通信、卫星定位导航、无线局域网、射频标签等,并且为推动国民经济的迅速发展发挥了巨大的作用。而微波低噪声放大器作为无线通信技术中重要的功能模块,研究如何高效地设计出稳定可靠微波LNA(low noise amplifier)有着极其重要的意义。
本文首先深入地分析了微波LNA产生自激振荡的原因,提出了三个反馈环路是产生自激振荡的直接原因,并分别讨论了匹配网络、有源器件、偏置网络及辐射耦合对稳定性的影响。然后对LNA小信号绝对稳定的设计方法,即K因子法和μ因子法,进行了分析比较。基于μ因子,研究了S参数对LNA稳定性的影响,并分析了串并联电阻、负反馈网络等稳定措施。最后经过充分的稳定性分析后,设计了一个2.49GHz三级LNA。
放大器稳定性测试结果表明,充分的稳定裕量、足够带宽的稳定设计、良好的级间隔离以及合理的版图布局是实际多级微波LNA稳定的重要保证。进一步测试表明,放大器总电流54.8mA,总增益达到30.3db,经过匹配元件调整后可以达到设计目标。