基于5.8G RFID前置LNA精確設計

夏非

摘 要： 為滿足遠距離RFID的需要，本文研究了其中低噪聲放大器的設計方法， 介紹了低噪聲放大器的特點及低噪聲放大器的網絡組成和性能指標，給出了應用一種網絡匹配法設計的低噪聲放大器， 并對電路進行了S參數和NF的仿真的建議。結果證明這種應用NWO工具設計網絡匹配電路具有方便快捷的優點， 符合5.8G電子標簽的基本要求。

關鍵詞： RFID 低噪聲放大器（LNA） Smith圓 噪聲系數

1.引言

低噪聲放大器（Low-noise Amplifier，簡稱LNA）是處于RFID接收機最前端的關鍵部件，廣泛應用于移動通信、雷達、電子對抗及遙控遙測系統。它的主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信號，降低噪聲干擾，提高接收信號靈敏度，以供系統解調出所需的信息數據，其噪聲、線性和匹配等性能直接影響整個接收系統的性能，筆者著重對實現增益可調和提高電路的線性度和穩定性、降低噪聲系數及改善電路的輸入/ 輸出匹配特性的方法進行了分析研究[1][3]。其設計的技術指標：工作頻率5.795GHz-5.815GHz；噪聲系數<1.8 dB；增益2 dB-12 dB，回波損耗≥ 18 dB；最大工作電流≤ 120 mA。

2.低噪聲放大器設計

LNA設計模型如圖1所示：

所選元件ATF-54143 是一款高增益、寬動態范圍、低噪聲的E-PHEMT（增強模式偽形態高電子遷移率晶體管），只需要一個正的電壓偏置，器件體積小，電路集成度高，特別適用于450 MHz — 6 GHz 頻段的通信系統。而且根據器件性能，在漏電流IDS為60 mA時能得到最高的三階截取點（IP3）和最低噪聲系數（NF），在漏電壓VDS為3 V 時，有較高的增益[2][3]。

2.1直流偏置電路的設計

首先，以ATF-54143 的柵極電壓VDS 作為掃描參數對元件的靜態工作點（漏極電流IDS 和漏極電壓VDS）進行仿真。……