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MPC-WORKSHOP FEBRUAR 2013
Abbildung 4: Kreise konstanter Verstärkung und konstanten
Rauschmaßes der ersten Verstärkerstufe inklusive des Transformationsweges
der Komponenten L1 und Cpad.
Abbildung 5: Kreise konstanter Leistungsverstärkung der ersten
Verstärkerstufe.
identischem Vorgehen. Der Einfluss der parasitären
Elemente wurde anschließend beim Entwurf der
Anpassnetzwerke mitberücksichtigt.
C. Entwurf der Anpassnetzwerke
Die Anpassnetzwerke des Verstärkers lassen sich in
drei Teile zerlegen. Diese befinden sich am Ein- und
Ausgang sowie zwischen den Verstärkerstufen. Eingang
und Ausgang sorgen dabei für die Anpassung an
die Systemimpedanz von 50 Ω. Für die Anpassung
und Dimensionierung der Anpasselemente wird das
Smith-Diagramm eingesetzt. Mit den Kreisen für
konstante verfügbare Verstärkung und Leistungsverstärkung
lassen sich die Reflexionsfaktoren für eine
bestimmte Verstärkung an Ein- bzw. Ausgang der
einzelnen Verstärkerstufen ermitteln. Neben den Verstärkungskreisen
des Eingangs werden die Kreise
konstantem Rauschmaßes in der Simulationsumgebung
berechnet und in das auf den Eingang bezogene
Smith-Diagramm eingezeichnet. Die hohe Rückwirkungsfreiheit
der Kaskodeschaltung ermöglicht die
Abbildung 6: Kreise konstanter Verstärkung und konstanten
Rauschmaßes der zweiten Verstärkerstufe.
Abbildung 7: Prinzipieller Verlauf der Impedanztransformation
durch die Anpasselemente L3 und C3 zwischen den Verstärkerstufen.
schrittweise Entwicklung der Anpassnetzwerke vom
Eingang zum Ausgang hin.
1) Anpassnetzwerk am Verstärkereingang
Das Netzwerk am Verstärkereingang ist so dimensioniert,
dass eine hohe Verstärkung bei gleichzeitig
geringem Rauschmaß erreicht wird. In Abbildung 4
sind Kreise konstanter Verstärkung und konstanten
Rauschmaßes für den Eingang der ersten Verstärkerstufe
bei einer Frequenz von 60 GHz dargestellt. Als
Kompromiss zwischen Verstärkung und Rauschmaß
wurde der Punkt mit GA ≈ 13,5 dB und NF ≈ 6,5 dB
gewählt. Neben der Serieninduktivität L1 ist die Kapazität
des Anschlusskontaktes Cpad bei der Anpassung
an 50 Ω mit zu berücksichtigen. Cpad entsteht
durch die Fläche des 80 µm x 80 µm großen
Bondpads über dem Substrat und berechnet sich zu
rund 16 fF. C1 aus Abbildung 2 ist mit 400 fF so dimensioniert,
dass nur ein geringer Einfluss auf das
Anpassnetzwerk besteht.
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