【求助】关于LNA仿真中的噪声匹配条件

tina_whj · 发表于 2006-5-15 17:22:00

[upload=jpg]UploadFile/2006-5/06515@52RD_LNA噪声匹配条件1.JPG[/upload]
如上图所示，用ADS进行LNA仿真，我只知道如何求得NFmin和Zopt for NFmin,请问如何求其它参数？
另一个问题：为什么在源级加电感就能提高电路稳定性？

tina_whj · 发表于 2006-5-15 20:54:00

没有人回答，自己顶一个，希望高手们能看见此帖[em14][em14][em14]

zyb000 · 发表于 2006-5-15 21:12:00

在源极加电感是形成负反馈，这样可以对直流短路，所以不会影响直流特性，而会对器件的S参数产生影响[br]+1 RD币

keithen · 发表于 2006-5-15 23:05:00

这问题比较复杂，我暂时没有能力回答，不过也顶一下，希望牛人指点，我们也学习学习．

tina_whj · 发表于 2006-5-15 23:49:00

<DIV class=quote>以下是引用zyb000在2006-5-15 21:12:00的发言：

在源极加电感是形成负反馈，这样可以对直流短路，所以不会影响直流特性，而会对器件的S参数产生影响</DIV>

那它（电感）是如何对器件的S参数产生影响的呢？我还是不太明白，有没有高手给个理论解释。

[em13][em13][em13]

zyb000 · 发表于 2006-5-16 00:15:00

最简单的解释就是从网络理论方面进行解释啊

tina_whj · 发表于 2006-5-16 09:27:00

楼上的，请问你说的网络理论是指端口网络理论吗？还有怎么没人回答第一个问题呢，比如如何在ADS中求‘对应于最小噪声参数的源反射系数’？

snow99 · 发表于 2006-5-16 09:33:00

在源级加电感并非仅仅为提高电路稳定性, 不过大家既然谈到稳定性, 可以用Z参数来考虑如果我没有写错的话, 用Z参数来表达的稳定性系数为K=[2*Re(Z11)*Re(Z22)-Re(Z12*Z21)] / |Z12*Z21|源级加电感Ls后新的Z参数是(用串联二端口网络模型)Z11_n=Z11+jwLsZ12_n=Z12+jwLsZ21_n=Z21+jwLsZ22_n=Z22+jwLs然后代入上述稳定性系数K的公式中算新的K值.今天没有时间来仔细看这个问题, 有兴趣的可以帮着算一算[br]+1 RD币[br]+3 RD币

tina_whj · 发表于 2006-5-16 10:12:00

谢谢snow99兄，给我提供了计算思路，不过等您有时间的时候能不能也回答一下我的第一个问题啊？我对ADS实在是不太熟：（

zyb000 · 发表于 2006-5-16 11:12:00

对于如如何在ADS中求‘对应于最小噪声参数的源反射系数’，我个人觉得用smith工具应该能实现，你可以先画出NFmin的圆图，具体怎么实现，我也没试过，你试试吧

snow99 · 发表于 2006-5-17 09:06:00

[upload=jpg]UploadFile/2006-5/06517@52RD_atf34143_1.jpg[/upload]

用ATF34143作一下说明, 为简单起见, 采用单一频率的S参数仿真, 如上图, 电路参数可由现成的S参数控件来算, 从左边的工具栏中放进来即可.
StabFact:稳定性系数K
Zopt:最佳NF的源阻抗
GaCircle:Available Gain圆
GpCircle:Power Gain圆
S_StabCircle:源稳定性圆
L_StabCircle:负载稳定性圆
NsCircle:NF圆
SmGamma1:源和负载同时共轭匹配时的源反射系数
SmGamma2:源和负载同时共轭匹配时的负载反射系数[br]+3 RD币

snow99 · 发表于 2006-5-17 09:13:00

[upload=jpg]UploadFile/2006-5/06517@52RD_atf34143_2.jpg[/upload]

数据显示如上图, 注意SmGamma1, SmGamma2结果会变成无效, 如果K<1
如果S参数仿真作线性频率扫描, 以上的图会画不出来, 因为上面公式中的如GaCircle会变成两个变量的函数. 这种情况下最好在数据显示窗口中写这些参数的公式, 可参照ADS给的例子.[br]+3 RD币

snow99 · 发表于 2006-5-17 09:17:00

【文件名】:06517@52RD_atf34143.rar
【格　式】:rar
【大　小】:49K
【简　介】:ADS仿真文件
【目　录】:用File->UnArchive Project打开

这是上面所说的ADS文件[br]+3 RD币[br]+3 RD币

snow99 · 发表于 2006-5-17 09:39:00

<DIV class=quote>以下是引用snow99在2006-5-16 9:33:00的发言：

在源级加电感并非仅仅为提高电路稳定性, 不过大家既然谈到稳定性, 可以用Z参数来考虑
如果我没有写错的话, 用Z参数来表达的稳定性系数为
K=[2*Re(Z11)*Re(Z22)-Re(Z12*Z21)] / |Z12*Z21|
源级加电感Ls后新的Z参数是(用串联二端口网络模型)
Z11_n=Z11+jwLs
Z12_n=Z12+jwLs
Z21_n=Z21+jwLs
Z22_n=Z22+jwLs
然后代入上述稳定性系数K的公式中算新的K值.
今天没有时间来仔细看这个问题, 有兴趣的可以帮着算一算

+1 RD币</DIV>

今天算了一下, 对一般的二端口网络来说, 好象没有办法证明加了电感后K变大了还是变小了, 分子变大, 分母看不出来; 关键在Z12的形式, 因为放大器S12很小, 采用FET的小信号混合PI型等效电路, 如果能写出Z12的表达式, 问题就能解决; 目前这个结构只能用仿真来证明了.[br]+1 RD币

tina_whj · 发表于 2006-5-17 14:08:00

非常感谢snow99兄，能给出如此详细的解答，版主怎么才给加1分呢？没有激励手段，怎么能激起大家尤其是高手们的热心解答呢[em13][em07]

microrf · 发表于 2006-5-17 14:22:00

s脚加电感可以提高几个dB的线性，也提高了k值，避免自激。

Arm720 · 发表于 2006-5-18 11:12:00

snow99兄真是ADS高手！运用自如，羡慕，有好的资料介绍一下吧。源极加电感讨论很热闹，看了篇文章，源极加电感最大的作用就是对Zin的影响；Zin=jw*(Lg+Ls)+1/(jw*Cgs)+(gm/Cgs)*Ls。 --- 电感最后变成了电阻值，而又没有引入噪声，一举两得。Ls就是源极电感，可见虽然串联的是电感，实际增加的是Zin的实部电阻，在实际系统的中的作用是提高了和50Ohm传输线的匹配(选合适的电感值)，减少的是 S11的值。Ls 不知对 LNA S参数阵的定量影响如何，没有见到详细的描述；这个清楚了就可以分析对稳定性的影响。[br]+3 RD币

Arm720 · 发表于 2006-5-19 03:33:00

Zin=jw*(Lg+Ls)+1/(jw*Cgs)+(gm/Cgs)*Ls；不知大家发现没有，Ls对Zin实部的贡献与频率无关！ 这是个非常有用的结论，意味着如果 (gm/Cgs) * Ls = 50Ohm，意味着无论LNA的输入频率如何变，Ls电感对电阻的贡献就是50Ohm不变。只是影响Zin虚部的变化，如果虚部匹配作的好，LNA的输入就没有反射损失！[br]+3 RD币

tina_whj · 发表于 2006-5-19 09:51:00

<DIV class=quote>以下是引用Arm720在2006-5-19 3:33:00的发言：

Zin=jw*(Lg+Ls)+1/(jw*Cgs)+(gm/Cgs)*Ls；不知大家发现没有，Ls对Zin实部的贡献与频率无关！ 
这是个非常有用的结论，意味着如果 (gm/Cgs) * Ls = 50Ohm，意味着无论LNA的输入频率如何变，Ls电感对电阻的贡献就是50Ohm不变。只是影响Zin虚部的变化，如果虚部匹配作的好，LNA的输入就没有反射损失！</DIV>

在设计微带电感的时候，已经考虑频率的因素了吧？个人觉得，Ls并不是与频率完全无关，只是在你设计的系统的频率范围内受频率影响比较小。不知道理解的对不对，请大家指正

Arm720 · 发表于 2006-5-26 05:54:00

Ph模型，我以前做过S参数仿真，结果和厂家芯片参数有差别；但是如果用Sp模型，就没有问题；Ph模型虽然不准确，但是仿真结果具有参考价值。刚才下载Snow99 兄的文件，仿真结果有一下几点变化：1）K随着Ls的增加而增加2）Zopt变化很小 --- 说明Ls对GamaOPT，影响很小3）Zin随着Ls的变大而变大 --- 说明Ls对Zin的实部有较大的贡献，主要是对减少S11有贡献[br]+3 RD币

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