低成本CDMA2000基站低噪声放大电路设计

芦 忠，廖华芬

（1.四川省经济和信息化委员会新兴产业推进处，成都 610015；2.南京泰之联无线科技有限公司，南京 210007）

1 概述

CDMA2000基站低噪声放大电路应用于基站接收前，是基站接收系统中的关键组成部分，它可以降低基站接收系统的噪声系数，提高接收灵敏度，其性能指标的好坏将影响整个通信基站的性能。其低噪声放大电路应该具有噪声系数低、增益一致性好、高线性、功耗小以及成本低等特点。

本文对CDMA2000基站低噪声放大电路进行了仿真分析及电路设计，成功地研制出了性能良好、成本低廉的CDMA2000基站低噪声放大模块，技术指标达到：在824MHz～849MHz频率范围内噪声系数小于0.8dB，增益29dB。

2 工作原理

CDMA2000基站接收系统的灵敏度是一个重要指标。在实际无线通讯应用中不可避免地会有噪声，它与微弱信号一起被放大和衰减，妨碍对通信信号的辨别，所以噪声成为限制接收机灵敏度的主要因素。

接收系统的灵敏度用功率来表示，即：

式（1）中，Bn是接收系统的噪声带宽，单位为MHz，FS是级联噪声系数，单位为dB。

由式（1）可以看出，噪声越大接收灵敏度越低，因此接收系统的低噪声设计就显得十分重要。

多级线性网络级联的噪声系数如式（2）：

以上公式说明为降低级联放大电路噪声系数，必须降低第一、二级放大器的噪声系数并适当提高它们的功率增益，第三级以后的器件对噪声影响较小，可以忽略。

我们设计的CDMA2000基站放大电路功能框图如图1。

微波有源放大器件选择AVAGO公司的器件ATF-58143和ATF-52189。这两个器件是高电子迁移率晶体管，具有低噪声、高增益等特点。器件指标如表1。

从器件性能参数不难看出，选用ATF-58143器件作为第一级放大器，可以实现低噪声放大。为了保证输入级的低噪声和高动态范围，采用两只ATF-58143器件合成平衡放大。平衡式低噪声放大器比单端放大器有很多优点，它二分合路器代替隔离器，大大降低了成本，同时动态范围提高3dB，实现高线性、大动态信号放大。第二级采用ATF-52189器件，它具有高IP3值，确保输出高动态性。这两个器件均采用单电源供电，减去了正负电源带来的不便。因为两级放大器之间存在耦合现象，为了提高第一、二级放大器之间的匹配性能和第二级放大器的稳定性，消除自激隐患，在第一和第二级放大器件之间增加了2dB的固定型衰减器。考虑到在-40℃到+85℃范围内的增益变化，输出端采用一个温补衰减器，用来补偿由于温度变化引起的放大器增益波动。

图1 低噪声放大电路功能框图

表1 微波器件技术参数表

3 电路仿真

定性以及总增益等。优化结果：在824MHz～849MHz范围内，放大器的噪声系数为0.67dB，增益为29.5dB，稳定系数K为1.25，输出驻波小于-18dB。

CDMA2000基站低噪声放大电路设计如图2。

采用Microwave office仿真软件进行仿真，分别按最小噪声、最佳增益等对两级放大器输入、输出及级间匹配进行仿真。电路仿真结果如图3～图6所示。

仿真设计主要优化目标是噪声系数，放大器的稳

4 电路实现及结果

根据以上分析和数据制作电路，电路板采用Rogers Ro4350B微波基板，介电常数为3.48，设计版图如图7。

图2 两级低噪声放大电路图

图3 电路增益仿真图

图4 电路放大稳定性仿真图

图5 电路噪声系数仿真图

图6 电路输出匹配仿真图

通过加工5块低噪声放大电路，在824MHz～849MHz范围内进行测试，测试结果如表2。

图7 低噪声放大电路板图

表2 电路测试性能参数表

以上电路测试结果验证了实际电路与仿真设计误差较小，加工简单，人工调试成本低，适合小批量生产。

5 结束语

本文设计的CDMA基站低噪声放大电路已经成功地应用于基站接收系统中，并且调试人工成本低，增益一致性好，稳定可靠。实际工程应用证明：CDMA2000基站低噪声放大电路进行仿真优化设计，可以实现放大电路噪声系数低、增益一致性好、高线性、功耗小以及成本低等性能优势。

[1] 陈邦娞，编.射频通信电路[M].北京：科学出版社.

[2] 傅君眉，编.微波无源和有源电路原理[M].西安：西安交通大学出版社.