Спроектируйте 2D этап низкий шумовой усилитель Используя микрополосковую сеть соответствия линии электропередачи

Скрипт Open Live Script

В этом примере показано, как использовать элемент линии электропередачи микрополосковой линии RF Toolbox™, чтобы спроектировать низкий шумовой усилитель (LNA) 2D этапа для беспроводной локальной сети (WLAN) с входом и выходной сетью соответствия (MNW), чтобы максимизировать степень, поставленную посредством загрузки на 50 Ом и системы.

При разработке ввода и вывода MNW является важной частью проекта усилителя. Усилитель в этом примере имеет высокое усиление и низкий шум. Чтобы минимизировать паразитный эффект, этот пример использует микрополосковую линию электропередачи MNW с одним тупиком.

Задайте микрополосковые параметры линии электропередачи

Микрополосковые параметры линии электропередачи выбраны можно следующим образом.

Физическая Высота проводниковой или диэлектрической толщины — 1,524 мм
Относительная проницаемость диэлектрика — 3.48 (F/m)
Угловая касательная потерь диэлектрика — 0.0037
Физическая толщина микрополосковой линии электропередачи — 3.5 гм

Вход проекта, совпадающий с сетью Используя микрополосковую линию электропередачи

Входная сеть соответствия состоит из одного тупика шунта и одной серийной линии электропередачи микрополосковой линии.

Создайте входной тупик шунта микрополосковая линия электропередачи с физической длиной 8,9 мм.

TL1 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3,'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48,'LossTangent',0.0037,...
    'LineLength',8.9e-3,'Thickness',0.0035e-3,'StubMode','Shunt','Termination','Open');

Создайте входную серийную линию электропередачи микрополосковой линии с физической длиной 14,7 мм.

TL2 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3,'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48, 'LossTangent',0.0037,...
    'LineLength',14.7e-3,'Thickness',0.0035e-3);

Создайте и извлеките объект усилителя

Создайте и извлеките объект усилителя из зависимых доступных данных S-параметра частоты в заданном файле.

amp1 = nport('f551432p.s2p');

Задайте частотный диапазон.

freq = 2e9:10e6:3e9;

Создайте усилитель 2D этапа и постройте его S-параметр.

casamp = circuit([amp1,clone(amp1)],'amplifiers'); % amplifier ciruit without MNW.

Постройте S-параметр по частотному диапазону от 2 - 3 ГГц.

S2 = sparameters(casamp,freq);

Сеть соответствия проектной мощности Используя микрополосковую линию электропередачи

Выходная сеть соответствия состоит из одного тупика шунта и одной серийной линии электропередачи микрополосковой линии.

Создайте выходную серийную линию электропередачи микрополосковой линии с физической длиной 22,47 мм.

TL3 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3,'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48, 'LossTangent',0.0037,...
    'LineLength',22.47e-3,'Thickness',0.0035e-3);

Создайте выходной тупик шунта микрополосковая линия электропередачи с физической длиной 5,66 мм.

TL4 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3, 'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48, 'LossTangent',0.0037,...
    'LineLength',5.66e-3,'Thickness',0.0035e-3,'StubMode','Shunt','Termination','Open');

Постройте входные коэффициенты отражения 2D этапа LNA

Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие во входе усилителя, постройте входные коэффициенты отражения в дБ для схемы усилителя с и без соответствующей сети.

Расположите каскадом элементы схемы путем добавления входа и выхода MNW к усилителю 2D этапа.

c = circuit([TL1, TL2,clone(amp1),clone(amp1),TL3, TL4]); % two-stage LNA with MNW

Постройте S-параметры и анализируйте усилитель с и без соответствующих сетей по частотному диапазону 2.4 - 2.5 ГГц.

figure
S3 = sparameters(c,freq); 
rfplot(S2,1,1)
hold on;
rfplot(S3,1,1)
legend('|S11| of Two-Stage LNA Without MNW','|S11| of Two-Stage LNA with MNW');
title('Input Reflection Coefficients of Two-Stage LNA');
grid on;

Расчетный вход возвращает потерю для 2D этапа, LNA с входом MNW составляет-13.2 дБ.

Постройте Выходные коэффициенты отражения 2D этапа LNA

Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие при выходе усилителя, постройте выходные коэффициенты отражения в дБ и для 2D этапа LNA с и без MNW.

figure
rfplot(S2,2,2)
hold on;
rfplot(S3,2,2)
legend('|S22| of Without MNW','|S22| of With MNW');
title('Output Reflection Coefficients of Two-Stage LNA');
grid on;

Расчетный выход возвращает потерю для 2D этапа, LNA с выходом MNW составляет 11,5 дБ.

Постройте коэффициенты отражения усиления и входа каскадного LNA

Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие при вводе и выводе усилителя, постройте входной коэффициент отражения и параметры усиления в дБ для 2D этапа LNA с MNW.

figure;
rfplot(S3,1,1)
hold on;
rfplot(S3,2,1)

Расчетное усиление усилителя, S21 составляет 34,5 дБ, и входной коэффициент отражения, S11 составляет-13.1 дБ.

Вычислите и постройте комплексные коэффициенты отражения загрузки и источника

Вычислите и постройте всю комплексную загрузку и исходные коэффициенты отражения для одновременного сопряженного соответствия во всех измеренных точках данных частоты, которые безусловно устойчивы. Эти отражательные коэффициенты измеряются в интерфейсах усилителя.

figure
smithplot(S3,1,1,'LegendLabels','Measured S11')

Вычислите шумовую фигуру Ampifier

Используйте rfbudget объект вычислить фигуру шума усилителя.

b = rfbudget( ...
    'Elements',[TL1 TL2 amp1 clone(amp1) TL3 TL4], ...
    'InputFrequency',2.45e9, ...
    'AvailableInputPower',0, ...
    'SignalBandwidth',2e9, ...
    'Solver','Friis', ...
    'AutoUpdate',1);
rfplot(b,'NF')

Фигура шума усилителя вычисляется как 0,7 дБ.

Ссылка

[1] Maruddani, B, M Ma’sum, Э Санди, Y Taryana, T Daniati, и В Дара. “Проект Двух Этапов Низкий Шумовой Усилитель на Частоте на 2.4 - 2.5 ГГц Используя Микрополосковую Линию, Совпадающую с Сетевым Методом”. Журнал Физики: Серия 1402 Конференции (декабрь 2019): 044031.

Документация