CDMA低噪声放大器的研究与设计

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      移动通信技术是现代通信技术和计算机技术高度发展和相互结合的产物。随着数字化信息技术的广泛应用,现代通信技术正以前所未有的高速度发展,移动通信也正沿着多址通信的方向发展。CDMA(码分多址)与FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)相比,具有系统容量大而且配置灵活、频谱利用率高、软切换、保密性能好的优点。基于这些优点CDMA技术得到了广泛的应用。

  CDMA低噪声放大器作为CDMA接收机的第一级,直接决定了整机的噪声系数,从而很大程度上决定了接收机灵敏度。因此噪声系数小、增益高、带内平坦、高线性的CDMA低噪声放大器成为CDMA收发信机的一个重要组成部分。

  CDMA低噪声放大器的研究与设计

  CDMA低噪声放大器电路的基本原理
 
该低噪声放大器功能框图如图1所示。为满足50dB的高增益,该低噪声放大器采用四级放大AMP1、AMP2、AMP3和AMP4;为了得到很好的输入输出驻波比,在输入端使用了隔离器ISOLATOR1,在输出端使用了隔离器ISOLATOR2。为了抑制带外的各种杂散信号,使用了工作于该频段的抑制度较高的声表面滤波器SAWFILTER;为了实现增益可调节使用了数控衰减器ATT1;为了实现输出功率自动控制,使用了压控衰减器ATT2。

 


                                                                                        图1  CDMA低噪声放大器框图


      该电路可划分为三个小单元:电源处理电路、监控处理电路、射频(RF)链路。电源处理电路采用开关电源LM7805,将外部提供的9V电压转换为各个芯片工作所需要的5V电压。LM7805具有转换效率高,可允许输入电压动态范围大的特点;监控处理电路实现与上位机的RS485通信接口、输出信号功率检测、模块增益调节和自动电平控制(ALC)。

  RF链路工作原理如图1所示。首先,输入隔离器ISOLATOR1实现良好的输入驻波比性能,输入信号然后经过AMP1、AMP2两级放大,接着经过声表面滤波器SAW对带外信号进行抑制,再经过AMP3第三级放大后,经过实现增益可调节的数控衰减器ATT1,经过实现自动电平控制压控衰减器ATT2,再经过AMP4第四级放大,在AMP4后分一小部分能量给检波器实现输出功率检测,主信号最后通过输出隔离器ISOLATOR2输出。

  CDMA低噪声放大器设计关键问题及解决措施

  低噪声、高增益的第一级和第二级放大器的设计

  根据噪声系数的级连公式NFtot(m)=NF1+(N F2-1)/A v1+…+(N Fm-1)/Av1…A v(m-1) (其中NFtot (m)为m级总的噪声系数、NFm为第m级的噪声系数、Avm为第m级的增益。),整个放大器的噪声系数主要由第一级和第二级所决定。具有低噪声和高增益的第一级和第二级放大器的设计是整个低噪声放大器设计的难点。使用Agilent的Advanced Design System(ADS)对AMP1和AMP2进行噪声和增益的S参数仿真,得到的结果如图2和图3所示。

  

                                                                                图2  AMPI的噪声和增益仿真结果

 


                                                                            图3  AMP2的噪声与增益仿真结果

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