مكبر للصوت الضوضاء منخفضة (LNA) في الجزء الأمامي من المتلقي، والمتلقي RF هو نظام الاتصالات اللاسلكية، والوسائل وحدة رئيسية. مع التطور السريع مستمرة من الاتصالات اللاسلكية، والتطبيقات الصناعية من متطلبات الأداء الضوضاء استقبال الترددات الراديوية متزايدة. البوصلة التقليدية المتلقي الواجهة الأمامية لتلقي إشارات المستخدم S-الفرقة، وذلك باستخدام 1 غيغاهرتز ~ 3 غيغاهرتز التصميم منخفضة الضوضاء RF الترانزستور التفريغ، لتلبية مكاسب السلطة، وأداء ضجيج الاختبار الفعلي بين 1.5 ديسيبل ~ 1.7 ديسيبل، مقارنة مع أداء الضوضاء الأمثل وكذلك تحسين جدوى.

في هذه الورقة، على ملليمتر موجة RF الترانزستور منخفضة الضوضاء يمكن ABS655 تصميم تصريف نقل النطاق الترددي العالي، من خلال تحسين هادئة نقطة التحيز الدائرة، الخطية الدائرة التنظيمية للحد من إمدادات الطاقة الضوضاء، وشبكة LC مطابقة لتحقيق منفذ مطابقة مقاومة واستخدام SAW مرشحات بوصلة المعلمات الدائرة اختيار تردد لتحقيق الاستقرار والحد من الضوضاء إشارة تدخل. من خلال محاكاة البرمجيات ونتائج الاختبار الفعلية تظهر أن المخطط يمكن تحقيق مكاسب واسعة النطاق ربح > 30 ديسيبل، الرقم الضوضاء NF < 1.3 ديسيبل، IIP3 > 15 ديسيبل، يحسن بشكل كبير من المؤشرات الملاحة الفضائية بيدو III متطلبات التصميم الاستقبال الأمامية، لديها آفاق تطبيق واسع النطاق.

متطلبات النظام والتصميم 1

وبيدو نظم النشطة الملاحة الفضائية (خدمة الاستدلال الراديوي الساتلية) ويستخدم بشكل رئيسي الاتصالات رسالة قصيرة في S-الفرقة، بيدو 3 إشارات الأقمار الصناعية تصل إلى الأرض، ومستوى الحد الأدنى قوة -163 DBW، أقصى عرض النطاق الترددي إشارة هو 20.46 ميغاهيرتز، وتواتر مركز إشارة إلى 2491.75 ميغاهيرتز. الرئيسية الثلاثة البوصلة إشارة القبض، وانخفاض الضوضاء مكبر للصوت يعمل عرض النطاق الترددي، وتواتر 2492 ميغاهيرتز تعمل، مع الربح المطلوب لتحقيق أكثر من 30 ديسيبل، وهذا الرقم الضوضاء أقل من 1.3 ديسيبل، IIP3 @ 2.49 غيغاهرتز > 15 ديسيبل، والمدخلات والمخرجات VSWR أقل من 1.5 ديسيبل.

السيليكون والجرمانيوم NPN النطاق العريض تصميم باستخدام RF الترانزستور ABS655، ملليمتر موجة يموت البصمة 0 ~ 12 غيغاهرتز، مكاسب عالية، وانخفاض الضوضاء، الخطي جيدة، لسرعة عالية، وانخفاض الضوضاء التطبيقات. تردد مكبر للصوت من مرحلة واحدة في 2.492 نقطة غيغاهرتز على أعلى ربح من 25 ديسيبل، والحد الأدنى من الضوضاء تصل إلى 0.4 ديسيبل، ولكنها لم تصل بعد إلى متطلبات التصميم. لذلك، على مرحلتين مخطط هيكل سلسلة، بين المرحلة الأولى والمرحلة الثانية باستخدام مباراة المتقارن، وذلك باستخدام L-C اقتران الشبكة، والتي يمكن تعزيز فعالية أداء مكاسب مكبر للصوت. من أجل تحسين حساسية النظام يحتاج لتقليل الضوضاء من مكبر للصوت. استخدام ADS محاكاة تصميم وبرامج التحسين، مصمم Altium أداء التخطيط، والاختبار العملي النهائي. LNA تكوين النظام هو مبين في الشكل (1).

يتضح من الرسم البياني تكوين النظام، لجعل اختيار تردد، تردد إشارة تدخل ينعكس، وذلك باستخدام عالية تمرير مرشح DEA162300HT TDK قبل أول شبكة مطابقة مرحلة الإدخال، للسيطرة على أكثر من 2.3 غيغاهرتز فقدان تردد الإدراج < 0.4 ديسيبل، 2.3 جيجاهرتز أقل بكثير إشارة تثبيط، والفرقة الإشارة الرئيسية للاحتفاظ البوصلة. والفرقة تمرير مرشح باستخدام الدب الأكبر في NDF9200 بين مرحلة ومرحلة ثانية شبكة الانتاج مطابقة بين 2487 ميغاهيرتز ~ 2497 ميغاهيرتز أقصى خسارة الإدراج من 3 فقط ديسيبل، لزيادة خفض التداخل.

2 منخفضة الضوضاء مكبر للصوت تصميم الدوائر والمحاكاة

2.1 اختبار نقطة هادئة وتصميم الدوائر التحيز

SIGE الترانزستور باستخدام النطاق العريض الخصائص RF ABS655 DC يمكن الحصول على كسب الحد الأدنى والضوضاء الرسم البياني يظهر الرسم البياني للرقاقة من الآن دليل، 2، 3 كما هو مبين في الشكل.

وهناك مجموعة معقولة من نقطة التشغيل ثابتة من مكبر للصوت هو شرط أساسي لتحقيق الأداء صرف عملتها. شهدت دليل من خلال رقاقة، في VCE = 2 V، IC = 5 أمبير، و = 2.492 غيغاهرتز في ظل ظروف من زيادة الحد الأقصى من 25 ديسيبل، وهو رقم ضجيج 0.5 ديسيبل. العلاقة التي تم الحصول عليها من الفورمولا (1)، وصيغة (2) وفقا لمبادئ KVL:

تأثير الفعلي للالمعلمات الطفيلية، تقرير تعديل R1 = R2 = 100 ، RB = 75 أوم، لوضع اللمسات الأخيرة على دائرة التحيز هو مبين في الشكل. وبالإضافة إلى ذلك، زيادة الدوائر TPS79301 منخفضة التسرب منظم الخطية، وانخفاض الضوضاء، وارتفاع الطاقة نسبة رفض العرض (PSRR)، يمكن أن تقلل بشكل فعال تدخل تقديمهم للدائرة مصدر طاقة خارجي، وحماية العرض العكسي ضد إشارات التردد اللاسلكي إلى حد ما إصابة. وضع امدادات التيار الكهربائي 3.6 V، والجهد المقدمة إلى دائرة مكبر للصوت منخفض الضوضاء هو 3 V، وانخفاض الضغط الفعلي من 0.6 V، كما هو مبين في الشكل.

2.2 تحليل الاستقرار

استقرار دائرة مكبر للصوت وتغير الظروف المحيطة، والقدرة على الحفاظ على عملية مستقرة. بعد تحديد تردد التشغيل من مكبر للصوت منخفض الضوضاء وتصميم الدوائر التحيز، إلى العمل المطلوب للحفاظ على الاستقرار في نطاقات منها. استقرار مكبر للصوت تقسيمها إلى الاستقرار المطلق ومستقرة نسبيا. مستقرة تماما، والمعروف أيضا باسم الاستقرار السلبي، تحت ظروف التشغيل تردد والتحيز المحدد، مكبر للصوت على الرسم البياني سميث كله هو دائما في حالة مستقرة. مكبر للصوت كشبكة اثنين من الميناء، والتي يتم تحديدها من قبل المعلمات S ومحطة الخارجية والظروف L S. وضع وسائل الاستقرار الذي معامل الانعكاس هو أقل من 1. الصيغة (3) إلى (5):

في هذا الوقت، ومكبر للصوت هو مستقر دون قيد أو شرط. إن لم يكن راضيا، فإنه سوف ينتج ظاهرة التذبذب الذاتي.

لتحقيق حالة مستقرة مطلقة، يجوز توظيف أسلوب في سلسلة أو بشكل متواز لزيادة استقرار انخفاض المقاومة في الانتاج في الترددات العالية. يتم تقليل S12 لجلب ردود فعل إيجابية، بحيث مغو صغيرة في سلسلة بين الباعث والأرض، لإدخال شبكة ردود الفعل السلبية. الحصول عليها عن طريق محاكاة الدوائر هو مبين في الشكل (6) استقرار المعلمات في برنامج ADS، يتم عرض النتائج في الفرقة 0 غيغاهرتز ~ 14 غيغاهيرتز من K > 1، ومكبر للصوت تبقى مستقرة تماما. في عملية الاختبار مكبر للصوت الفعلية، بدلا من استخدام خط مغير الحث اختبار عامل استقرار K من مكبر للصوت مع محلل شبكة، ويظهر النتائج أن دائرة تحميل المطلقة قد وصلت إلى حالة مستقرة.

2.3 تحليل تصميم الدوائر مطابقة

شبكة مطابقة جزئية بين دائرة مدخل المطابقة، مطابقة interstage ومطابقة الانتاج ثلاثة أجزاء. حيث مطابقة المدخلات باستخدام الأمثل معامل انعكاس مصدر لإعطاء الحد الأدنى من الضوضاء مطابقة الضوضاء. الدائرة مدخلات مزدوجة العناصر على شكل L مطابقة الشبكة، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال فقدان العودة وزيادة الاستقرار وكسب في نطاق التردد. يقترن دارة محاكاة خط مغير لمحاكاة مسار الدائرة الفعلي لتوفير أساس لمزيد من المباريات التصحيح الفعلي. لتحقيق شبكة مطابقة تنفيذها على حسن مباراة 2.492 غيغاهرتز تواتر، وتعديل استجابة التردد لشبكة المطابقة، وفقا لتحميل عامل الجودة QL الصيغة (8):

في مبلغ يساوي نسبة F0 تردد صدى وعرض النطاق الترددي ديسيبل 3 من BW. QL يمكن تعديلها من قبل العلاقة بين استجابة التردد BW، BW ولكن في كثير من الأحيان بالفعل في تصميم مبكرا محددة، وبالتالي فإن قيمة التعديل تأثير QL أكبر على الاستجابة للتردد. يمكن تقدير ممارسة QL على أساس عامل أقصى جودة QN العقدة. ولذلك، من أجل زيادة نطاق قابل للتعديل من قيمة Q، وخصائص عرض النطاق الترددي دائرة التكيف، هو عرض عنصر L2 في شبكة مدخلات مطابقة، ويتم إضافة عقدة إلى مقاومة على اختيار مناسب للسيطرة على قيمة QL العقدة. L2 يمنع الأضرار التي لحقت إشارة التيار المتردد، وأيضا أن يكون له تأثير على الضوضاء الأمثل نقاط مدخلات مطابقة موزعة على دائرة التحيز الإدخال. قيمة Q من حجم مغو يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على المدخلات من فقدان الدائرة والأداء الضوضاء، ويمكن تخفيض المحاثات عالية-Q الضوضاء المدخلات، مما يؤثر على الضوضاء العام للدائرة بأكملها. ولذلك، عند اختيار نموذج مغو، واختيار من لفائف عالية التردد موراتا LQG، كبيرة بقدر الإمكان للتأكد من أن قيمة Q. مطابقة طرفي شبكة خط مغير 50 مقاومة مميزة تستخدم، عملية المطابقة تختلف وفقا لطول الخط مغير. الدائرة هو مبين في الشكل.

مبدأ تصميم الدوائر مطابقة، من قبل سميث دائرة التخطيط تصميم أفضل شخصية الضوضاء، وFIG 8، FIG 9 هو الجبهة، على التوالي، وأفضل تطابق الرقم الضوضاء الضوضاء الرقم دائرة مستديرة، وينظر في الشكل 9، وهذا الرقم ضجيج وسط M9 دائرة سميث مركز التخطيط يتزامن تحقيق أفضل نقطة المباراة، ولم مركز دائرة الربح M10 لا تصل إلى كسب نقطة الأمثل، واكتساب أنه يحتاج إلى مزيد من التصحيح. S-معلمة إدخال المحاكاة ونتائج الإخراج S11، S22 في FIG 10، FIG 11، كما هو الحال في DC 2 V / 5 أمبير الشرط، ودائرة تضخيم مرحلة واحدة باستخدام S-المعلمة نموذج ABS655. في مسار الإخراج، والسعة الكبيرة على نحو فعال لتصفية الالتفافية الأرض، حيث تم فصل إشارة DC وإشارة AC من كل السعة الأخرى ولا يتأثر الحث مع بعضها البعض. وكانت دائرة التحيز زاد اثنين من السيراميك ثلاثة محطة تصفية المكثفات EMI إلى مزيد من مرشح من إشارة التدخل، لضمان سير العمل العادي للدائرة.

لتحقيق الحد الأدنى الرقم الضوضاء، وأفضل شخصية الضوضاء الجولة مطابقة والتصحيح الراديو وصول إشارة التردد مع الناقل، والدائرة هي في حالة مستقرة نسبيا، مرة واحدة ظاهرة عدم تطابق المفرطة، والتذبذب الذاتي يتسبب في مكبر للصوت، مما أدى إلى الدائرة لا عمل. وعلى وجه الخصوص على التوالي مسار تدفق مغو الانتاج المرحلة الثانية L8، ولها تأثير كبير على نقاط متطابقة في الاختبار الفعلي، وتغيير والقيم الحرجة يؤدي إلى الحث الداخلية طفيفة غير مستقر، وأداء جهد خارجي عبر مغو ليست هي نفسها، النتائج في دائرة التحيز التغيرات في القيمة الحالية، في نهاية المطاف LNA لا يعمل. وأظهرت الاختبارات أنه عندما قيمة مطابقة مغو L8 في 0 مستوى نيو هامبشاير ~ 3 نيو هامبشاير قبل وبعد الشبكة، تظل الدائرة مستقرة مرة واحدة تجاوزت قيمة الحث 3.3 نيو هامبشاير، القيمة الحالية الدائرة هي غير طبيعية، ومكبر للصوت في التذبذب الذاتي. وبعد النظر في تحديد L8 هو 3 نيو هامبشاير، من أجل الحفاظ على استقرار نسبي المعلمات العمل LNA جيدة ومطابقة. الدائرة 12 هو مبين في الشكل.

3 نتائج الاختبار، وتحليل الأداء

فإنه سوف ينتج التداخل الكهرومغناطيسي واقتران، وكذلك أنواع مختلفة من تدخل إشارة بين إشارات عالية التردد المكانية، ويمكن تصميم غير لائق تسبب مكونات تدخل إلى بعضها البعض، بحيث أن الدائرة لا يعمل. وبالتالي، يتم تقليل استخدام هذا البرنامج تصميم Altium مصمم، وذلك باستخدام تخطيط الخط، وبعيدا عن نهاية المدخلات من محطة الانتاج، بالإضافة إلى إشارة ردود الفعل. ممر التغذية الرئيسي وخط إشارة دائرة التحيز العمودية، لتجنب التداخل المتبادل بين الجهاز حثي على المسار.

LNA الخطي من مكبر للصوت هو عامل مهم للنظر خلال العملية، ويقاس عادة من درجة الخطية نقطة اعتراض من الدرجة الثالثة (IP3) في تحليل الدوائر، أظهرت هذه النتائج محاكاة تصميم في الشكل 13. على تردد 2.492 جيجاهرتز، IIP3 = 17.2 ديسيبل، OIP3 = 31 ديسيبل، وذلك تمشيا مع مواصفات التصميم لتحقيق الخطي عالية.

تصميم تخطيط الدوائر، وNF الرقم الضوضاء تقاس اجيلنت متر الرقم الضوضاء. في DC استهلاك الطاقة من 15 ميغاواط، تردد وسط 2492 ميغاهيرتز، وعرض النطاق الترددي لظروف ميغاهيرتز 50 فقط، وهذا الرقم الضوضاء NF = 1.23 ديسيبل، والحصول على ربح = 32.72 ديسيبل، وتحسب على المدخلات والمخرجات VSWR < 1.5، وتلبية متطلبات التصميم. على سبيل المثال، كما هو موضح في الجدول رقم (1) والإشارة أداء الاختبار الفعلي.

من الجدول رقم 1، وتصميم الدوائر بالمقارنة مع الأدب الضيق (8.16 ميغاهيرتز)، لالنطاق العريض منخفضة الضوضاء تصميم هنا التفريغ، زيادة طفيفة في الشكل الضوضاء، ولكن يمكن تلبية بيدو نظام ملاحة III يتطلب مزيدا من إشارة النطاق الترددي تلقت، مقارنة وثيقة، تحت النطاق العريض في نفس الظروف، وصفت الدائرة هنا ديها بعض المزايا في أداء الضوضاء.

بوصلة اثنين من الآثار المادية النهائية للضوضاء منخفضة مكبر للصوت 14 كما هو مبين في الشكل. بعد اختبار طويل، فإن المؤشرات العادية، أي ظاهرة التذبذب الذاتي، وذلك تمشيا مع متطلبات البوصلة RF تصميم الواجهة الأمامية، لتلبية المستقبل بيدو للملاحة بالأقمار الصناعية الاستقبال التطبيقات الهندسية ثلاثة واسع.

4 خاتمة

على أساس يموت موجة ملليمتر، والتي يمكن تطبيقها بيدو III دراسة خدمة الاستدلال الراديوي الساتلية مكبر للصوت انخفاض مستوى الضجيج. يستخدم برنامج تكوين سلسلة من مرحلتين، وينتهي الداخلية للتعددية مرشحات تشمل خسارة أمام الإدراج، تظهر نتائج الاختبار أنه في ظل تردد 2.492 جيجاهرتز، الخطي عالية، وزيادة أكبر من 30 ديسيبل، وهذا الرقم الضوضاء أقل من 1.3 ديسيبل، ومعايير الأداء الضوضاء أكثر، مقارنة مع S-الفرقة تصميم مكبر للصوت ضجيج منخفض التقليدية، في كل من مؤشرات ديك يتم رفع الأمثل واضح لتوفير الدعم موثوق للتطور لاحق من التطبيقات بيدو III جهاز الاستقبال المستخدم.

مراجع

 بيفيلاكوا A، A NIKNEJAD M.An ultrawideband CMOS مكبر للصوت منخفض الضوضاء ل3،1-10،6 غيغاهرتز لاسلكية receivers.IEEE مجلة الدوائر الحالة الصلبة، 2004،39 (12): 2259-2268.

 الشمس تشاو، هو Haoquan، بانغ Qianyun.Design المؤتمر الدولي amplifier.IEEE S-الفرقة ضوضاء منخفضة على communiction الجيد حل المشاكل و5-7 Dec.2014.

 وي إلهام، جيمي لام قوه هاو، مثل تطبيق 802.11ac للانخفاض الضوضاء مكبر للصوت الالكترونيات SIGE BICMOS التكنولوجيا، 2018،44 (7): 42-45،51.

 Chenlie جيانغ يينغ قو ADS المحاكاة التي تستخدم فيها النطاق العريض RF LNA تصميم ميكروويف مجلة، 2010،26 (S1): .. 288-291.

 . يو تينغ تانغ تصميم وتنفيذ المنمنمة تقنية فائقة الاتساع الاستقبال الأمامية الالكترونيات، 2019،45 (6): 11-14.

 تشنغ شي، تشيو يجي ،6-18 GHZ المنمنمة انخفاض مستوى الضجيج تصميم مكبر للصوت الميكروويف مجلة، 2012،28 (5): 85-88.

 . تصميم الفرقة انتقائية وانغ لين وانغ، دندن فائقة الاتساع منخفضة الضوضاء مكبر للصوت الالكترونيات والتكنولوجيا، 2016،42 (11): 22-24،28.

 Mengqing بن، Huanggui شينغ، فو وي قه، نوع مثل واحد من التصميم LNA ومحاكاة لشبكة مطابقة متعددة المستويات الميكروويف مجلة، 2012 (3): 61-65.

 . Liumeng منغ، وتشانغ شنغ، وانغ شو، وما إلى ذلك، وسيلة لتحقيق الاستفادة المثلى من تصميم CMOS مجلة فائقة الاتساع LNA الالكترونيات، 2009،37 (5): 1082-1086.

 LUDWIG R، بوغدانوف G. RF تصميم الدوائر: النظرية والتطبيق وانغ Ziyu وانغ XINYUE، وهلم جرا، بكين: الصناعة الالكترونية برس، 2013.

 . بنغ الرئة الجديدة، Linjin تينغ، لى وى النطاق العريض متجانسة ضوضاء منخفضة مكبر للصوت مجلة إلكترونيات، 2004،32 (11): 1933-1937.

 . تشن هاو تساى ون يو وانغ Runquan ATF5143 مقرها والتصميم SGL0622Z البوصلة LNA جامعة هانغتشو للعلوم والتكنولوجيا، 2015،35 (6) الإلكترونية: 23-27.

 ماجي، وانغ بحوث ليلى وتصميم عالية الأداء بيدو + GPS الالكترونيات مكبر للصوت انخفاض مستوى الضجيج، 2017،40 (6): 1423-1436.

 . Gengzhi تشينغ 2.4GHZ لنوع واحد من الاسعار المنخفضة السلطة متغير كسب منخفضة الضوضاء الالكترونيات الدقيقة مكبر للصوت، 2019،49 (1): 22-28.

 . وي يمكن الألغام، قوه مين، هوانغ لى، وانخفاض الضوضاء .2.4GHz مكبر للصوت تصميم التصميم الهندسي الإلكترونية، 2016،24 (18): 172-174.

الكاتب المعلومات:

هوانغ شي جين 1، 1 Laisong لين وانغ يونان 2

(مدرسة الفيزياء وهندسة المعلومات، جامعة فوتشو، وفوتشو 350108، الصين،

2. الصين المجموعة موبايل فوجيان نينغده فرع المحدودة، وفوجيان نينغده 352000)