利用微带传输线匹配网络设计两级低噪声放大器

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本示例展示了如何使用RF Toolbox™微带传输线元件为无线局域网(WLAN)设计两级低噪声放大器(LNA)，该放大器具有输入和输出匹配网络(MNW)，以最大化通过50欧姆负载和系统传递的功率。

输入输出多MNW的设计是放大器设计的重要组成部分。这个例子中的放大器具有高增益和低噪声。为了尽量减少寄生效应，本例使用单根微带传输线MNW。

定义微带传输线参数

微带传输线参数选取如下。

导体的物理高度或介质厚度- 1.524 mm
介电的相对介电常数- 3.48
损耗角切介电- 0.0037
微带传输线物理厚度- 3.5 um

利用微带传输线设计输入匹配网络

输入匹配网络由一条并联存根和一条串联微带传输线组成。

创建一个物理长度为8.9毫米的输入分流存根微带传输线。

TL1 = txlineMicrostrip (“宽度”, 3.41730 e - 3,“高度”, 1.524 e - 3,“EpsilonR”, 3.48,“LossTangent”, 0.0037,.．.“LineLength”, 8.9 e - 3,“厚度”, 0.0035 e - 3,“StubMode”，“分流”，“终止”，“开放”）;

创建一条物理长度为14.7毫米的输入串联微带传输线。

TL2 = txlineMicrostrip (“宽度”, 3.41730 e - 3,“高度”, 1.524 e - 3,“EpsilonR”, 3.48,“LossTangent”, 0.0037,.．.“LineLength”, 14.7 e - 3,“厚度”0.0035 e - 3);

创建和提取放大器对象

从指定文件中可用的依赖频率的s参数数据中创建并提取一个放大器对象。

amp1 = nport (“f551432p.s2p”）;

定义频率范围。

频率= 2 e9:10e6:3e9;

创建一个两级放大器并绘制其s参数。

casamp =电路(amp1,克隆(amp1),“放大器”）;放大器电路无MNW。

在2 - 3ghz的频率范围内绘制s参数。

S2 = sparameters (casamp、频率);

利用微带传输线设计输出匹配网络

输出匹配网络由一条并联存根和一条串联微带传输线组成。

创建一条物理长度为22.47毫米的输出系列微带传输线。

TL3 = txlineMicrostrip (“宽度”, 3.41730 e - 3,“高度”, 1.524 e - 3,“EpsilonR”, 3.48,“LossTangent”, 0.0037,.．.“LineLength”, 22.47 e - 3,“厚度”0.0035 e - 3);

创建一条物理长度为5.66毫米的输出分流存根微带传输线。

TL4 = txlineMicrostrip(中“宽度”, 3.41730 e - 3,“高度”, 1.524 e - 3,“EpsilonR”, 3.48,“LossTangent”, 0.0037,.．.“LineLength”, 5.66 e - 3,“厚度”, 0.0035 e - 3,“StubMode”，“分流”，“终止”，“开放”）;

绘制两级LNA的输入反射系数

为了验证放大器输入端的同时共轭匹配，在有匹配网络和没有匹配网络的放大器电路中，用dB绘制输入反射系数。

将输入和输出MNW加到两级放大器中，使电路元件级联。

c = circuit([TL1, TL2,clone(amp1)，clone(amp1)，TL3, TL4]);二级LNA带MNW

绘制s参数图，并分析在2.4 - 2.5 GHz频率范围内有或没有匹配网络的放大器。

图S3 =参数(c,freq);rfplot (S2, 1, 1)在；rfplot (S3, 1, 1)传说('|S11| of Two-Stage LNA Without MNW'，|S11| Two-Stage LNA with MNW）;标题(“两级LNA的输入反射系数”）;网格在；

图中包含一个axes对象。标题为Input Reflection Coefficients of Two-Stage LNA的坐标轴对象包含两个类型为line的对象。这些节点代表无MNW的两级LNA的|S11|，有MNW的两级LNA的|S11|。

计算得到的两级LNA输入返回损耗约为13 dB。

两级LNA的输出反射系数图

为了验证放大器输出的同时共轭匹配，绘制有和没有MNW的两级LNA的dB输出反射系数。

图rfplot (S2, 2 2)在；rfplot (S3 2 2)传说(“|S22| of Without MNW”，|S22| With MNW）;标题(“两级LNA的输出反射系数”）;网格在；

图中包含一个axes对象。标题为Output Reflection Coefficients of Two-Stage LNA的坐标轴对象包含两个类型为line的对象。这些对象表示|S22| of Without MNW， |S22| of With MNW。

计算得到的两级LNA输出返回损耗约为11 dB。

图级联LNA的增益和输入反射系数

为了验证放大器输入和输出端的同时共轭匹配，用dB绘制带有MNW的两级LNA的输入反射系数和增益参数。

图;rfplot (S3, 1, 1)在；rfplot (S3、2、1)标题(级联LNA的增益和输入反射系数）;网格在；

$图中包含一个axes对象。标题为“级联LNA的增益和输入反射系数”的axis对象包含两个类型为line的对象。这些对象表示dB(S_{11})， dB(S_{21})。$

计算得到的放大器增益S21为34.5 dB，输入反射系数S11约为13 dB。

计算和绘制复杂的负载和源反射系数

计算和绘制所有复负载和源反射系数，同时共轭匹配的所有测量频率数据点，无条件稳定。这些反射系数在放大器的接口处测量。

图smithplot (S3, 1, 1,“LegendLabels”，“测量S11”）

计算放大器噪声图

使用一个rfbudget对象计算放大器噪声值。

b = rfbudget (.．.“元素”，[TL1 TL2 amp1克隆(amp1) TL3 TL4]，.．.“InputFrequency”2.45 e9,.．.“AvailableInputPower”0,.．.“SignalBandwidth”2 e9.．.“规划求解”，“弗瑞”，.．.“自动更新”1);rfplot (b,“NF”）