低噪声放大器设计与改进：基于ATF54143的LNA分析

"本文总结了LNA（低噪声放大器）设计的经验与建议，涉及了ATF54143芯片的使用。设计成果表明大多数频点的功率在0dBm，杂散抑制超过30dBc，相噪表现优于-75dBc/Hz@10kHz，基本满足设计目标。但提出了改进方案，包括优化锁定检测电路、完善衰减电路以及在PCB上增设测试点。" LNA设计是通信系统中至关重要的一步，其主要目的是放大从天线接收的微弱信号，提高系统的整体信噪比(SNR)。LNA的噪声系数(NF)和增益(G)是衡量其性能的关键指标。噪声系数表示放大器引入的额外噪声，而增益则决定了放大信号的能力。在设计LNA时，通常需要选取适合的晶体管，比如ATF54143，然后设定合适的工作点以实现低噪声系数。 在本设计中，LNA的工作频段为885MHz~915MHz，目标增益为20dB，噪声系数要求小于0.7dB，P1dB应大于25dBm，而OIP3（输出三阶截点）需大于25dBm。选用的ATF54143芯片在Vds=3V和Ids=20mA时，可以达到低噪声系数的要求。 稳定性分析是设计过程中的重要环节，需要考虑电路是否会在各种条件下保持稳定。输入和输出匹配网络的设计是确保信号有效传输和避免反射的关键。在本设计中，输入匹配涉及到利用DDS(直接数字频率合成)技术来生成所需频率，输出匹配则通过调整频率调整字(M)来控制输出频率。 DDS与PLL（锁相环）的结合使用提供了一种高效的频率合成方法。DDS具有高分辨率和快速频率切换能力，但相噪和杂散较大；而PLL能抑制DDS的杂散并提供较高的鉴相频率，但VCO（压控振荡器）的质量会影响环路带宽内的相噪和杂散。 对于可调信号源的设计，包括控制单元和信号产生单元两部分。信号产生单元需要达到1.872-2.502GHz的输出范围，0dBm的输出功率，以及-75dBc@10KHz的相位噪声性能和超过30dBc的杂散抑制指标。控制单元则应允许用户手动输入频率，显示输出频率，并具备衰减控制接口和衰减显示功能。 改进方案包括优化锁定检测电路，确保在锁定状态下再控制显示输出频率值，完善衰减电路以提升为功率检测功能，以及在PCB板上增加测试点以方便调试和测量。这些改进将有助于进一步提升LNA的性能和实用性。