IEEE802.11a标准的SiGe HBT LNA的设计

LNA的电路结构主要有共射(CE)、共基(CB)及共射共基(Cascode)三种。通过比较发现CE结构的电路噪声系数最小，Cascode结构的电路噪声系数最大。考虑到对增益的要求不是太高，选用单级放大CE结构。根据设计要求，可以选用NEC的硅锗晶体管NECSG3031M14，其主要特点是低噪声、高增益。在VCE=2 V，Ic=10 mA，f=5.2 GHz时，该晶体管的噪声系数F=0.95 dB，资用功率增益Ga=10.0 dB。这些特点为电路设计提供了基本的前提条件。

本文采用的LNA电路结构如图2所示。其中，L1、C1、C3组成了输入匹配网络，其中，C3起到了隔直流的作用。L2、L3、L4组成了输出匹配网络，其中，C4起到了隔直流的作用。输入、输出网络都采用了T型结构，便于调节带宽，使增益和噪声性能都达到最优。此外，R1、R2、L5和L6构成了偏置网络，使晶体管工作在3 V、10 mA的直流偏置条件下。

LNA稳定性的判断可以通过K和△的表达式或源端和负载端稳定系数圆来判断，通过稳定系数圆发现此电路在工作频带内符合绝对稳定条件。

2.3仿真结果

通过安捷伦ADS软件对电路进行仿真，得到了S21、S11、S22及输出端口的噪声系数和最小噪声系数。SiGe LNA的增益仿真结果如图3所示，放大器在5.2 GHz处取得了12.6 dB的增益，大于预期的设计技术指标。

图4、5示出了低噪声放大器的S11和S22的仿真结果，通过观察可发现，整个匹配网络在特定的工作点几乎是最低点。在5.0～5.4 GHz频带中，S11优于-10 dB，S22优于-15 dB。

作者：李佳，张万荣，谢红云，张蔚，沈珮，甘军宁   来源：半导体技术