微波FET低噪声放大器的设计流程

一、选择电路形式

1、 单端式

2、 平衡式

二、选管

工作频率≤2GHz选用双极型晶体管

2GHz≤工作频率≤4GHz选用双极型晶体管或选用GaAs微波FET

工作频率≥4GHz选用GaAs微波FET

三、放大器的级数的估算

级数N≥要求的总的增益Gt/单级的增益Gu

四、输入输出匹配网络设计

1、判定微波FET在工作的频率上是处于绝对稳定还是潜在不稳定状态。

判定条件：① 1-|S11|²>|S12*S21|

② 1-|S22|²>|S12*S21|

③ Ks=(1-|S11|²-|S22|²+|Ds|²)/(2|S12*S21|)>1

其中(Ds=S11*S22-S12*S21)

2、稳定情况下的设计

因为微波FET在工作的频率上是处于绝对稳定，可以任意选择Γs和ΓL。

①输入匹配网络设计

为了获得最小的噪声系数，选择Γs为最小值，即Γs=Γsopt。

取Γs0=0, ΓL0=0，求出微带线归一化长度值L1、并联开路支节的归一化线长值L1´。

如下图所示：

②输出匹配网络设计

由上一步设计得到Γs=Γsopt，则微波FET输出端口反射系数

Γ2=(S22-Ds*Γsopt)/(1-S22*Γsopt)。

为得到高增益，输出端口采用共轭匹配，因此选择ΓL=Γ2*，

求得输出匹配网络归一化线长值L2,短路并联支节归一化线长值L2´。

如下图所示：

③根椐工作频率f、微带线衬底材料则可进行微带线结构设计。

3、潜在不稳定情况下的设计

①画出稳定判别圆，选取Γs=Γsopt，看Γs是否落在S2s圆的稳定区内，如果落在稳定

区内，则取Γs=Γsopt来设计输入匹配网络能够保证输出端口的绝对稳定性。

如果Γs不落在S2s圆的稳定区内，则不能按最小噪声系数来设计输入匹配网络，

只能在稳定区内靠近Γsopt的地方选取一个Γs来设计。这时的NF稍大一点。

②确定了输入匹配网络的Γs之后，则Γ2=(S22-Ds*Γsopt)/(1-S22*Γsopt)，

为得到高增益，输出端口采用共轭匹配，因此选择ΓL=Γ2*，

看ΓL是否落在S1L圆的稳定区内。如果落在S1L的稳定区内，则输出端口按共轭匹配

来设计是可以的。

否则，如果ΓL落在S1L圆的不稳定区内，则应在S1L圆稳定区内较高的Gp的等Gp圆上的ΓL来设计。

③由Γs、ΓL求出匹配网络归一化线长L1、L1´、L2、L2´。

④根椐工作频率f、微带线衬底材料则可进行微带线结构设计。

五、多级微波FET低噪放大器的设计

从第一级开始逐渐向后级设计，直到未级为止。从第二级开始，输入匹配网络为前级输出匹配

网络，级间匹配网络完成前级输入按最小噪声系数设计时的输出反射系数Γ2i到后级按最小

噪声系数设计时的输入反射系数Γsopt(i+1)。P这样可以保证每一级都是按照最低噪声系数

来进行设计的。

如果所用的微波FET相同，则级间匹配网络是相同的，只有输入和输出匹配网络不同。

如果管子是处于潜在不稳定，则在保证稳定的条件下，按照尽可能低的噪声系数来逐级设计。

六、直流偏置电路的设计

七、整机结构设计

八、调整和测试

附录： 微带线结构设计

已知线路板的相对介电常数εr、板厚h、工作频率f，则对于50Ω微带线可由

微带线数据表可查波长缩短系数√εe，微带线的宽高比W/h。则可以算出50Ω

微带线的导波长为λg=λ0/√εe。则可由归一化数据算出微带线的实际长度。