Avago MGA-71543是采用SOT-343封装，内建旁路开关的GaAs MMIC低噪声放大器(LNA, Low Noise Amplifier)。当元件进入旁路模式时，其电路几乎不耗电，并能重现LNA的输入与输出阻抗，这个特性使得它可由放大器模式转换到旁路模式时拥有最小的不匹配情况，同时也可在两个模式下使用相同的匹配电路，这对放大器安排在双工器或滤波器之间的应用特别重要。
这篇文章将讨论如何使用Avago MGA-71543单级回授型FET放大器以进行3.5GHz的WiMAX (IEEE 802.16) LNA设计，LNA可应用在行动接收器的前端做为低噪声单级放大应用，其中接收器所接收的信号强度会依接收器与基站之间的距离决定，其则可在接收器远离基站时提供微弱输入信号的低噪声放大功能，同时LNA中所包含内建旁路开关的MGA-71543也能在信号较强，也就是接近基站时进行信号衰减，避免造成接收器后端部分出现过载，这个旁路开关的另一个好处是在旁路模式下电路耗电较低，而这对延长行动接收设备的电池使用时间来说特别重要。
偏压
这个低噪声放大器设计需要一个+3V直流电源以及10mA～11mA的耗电。在设计中由于只需一个正电源，因此使用了信号源电阻偏压(source resistor biasing)方式，LNA的电阻值决定是由其电流于连接接脚4来进行电路偏压控制，在这个设计中，我们选用了51Ω的0402型电阻将电流设定在大约10mA～11mA，当接脚3的射频(RF)输入通过分流电感连接到直流接地，同时接脚1与接脚4采用适当大小的电容进行射频旁路来维持元件的稳定度时，3V的电源连接到接脚2的射频输出上，而偏压线路则经过射频旁路，同时我们也在偏压线路上加入10Ω的电阻来改善电路板的输出稳定度，请参考图3。
输入匹配
在3.5GHz下，微线带(microstrip)长度与相位变化的相对效应相当明显，因此应要加以考虑，也就是说功能展示电路板上零元件的位置安排相当重要，由另一个角度来看，这表示我们能使用微线带的长度做为匹配的元素之一。
图2显示了MGA-71543在3.5GHz的最佳噪声匹配(Гopt)以及输入匹配元素对S11的效应下，要让低噪声运作设计最佳化，由分流电感、串行微线带以及开路短线段(open stub)构成的输入匹配电路将50Ω的连接埠阻抗转换为接近最佳噪声匹配的阻抗，同时，让分流电感更接近接脚3，也就是第一个贯孔处将可以改善输入回波耗损与增益，如果将分流电感与第一个与第二个贯孔间接脚3的距离加大，那么可改善3.5GHz下的噪声指数(noise figure)，请参考图17中电路板上的零元件位置安排。
开路短线段可协助调整，让输入连接端口更接近最佳噪声匹配，进一步改善噪声指数。
输出匹配
输出匹配电路由串行电感连接分流电容所组成，元件值大小则使用ADS软件以及电路板的调整来决定，分流电容安排在距离串联电感70 mils处，将分流电容与与MGA-71543的距离加大将可改善回波耗损。
电路与零部件的安排
图3采用MGA-71543的3.5GHz LNA电路图，电路采用具备低耗损介电常数(εr = 3.48)的10 mils厚RO4350B材料，在高频时可提供较佳的效能，并在10 mils厚的RO4350B下方加入FR4材料来取得所需的机构强度。
旁路电容的大小以及与信号源间的距离将影响LNA的输入回波耗损、增益以及稳定度，在工作频率下具有低阻抗的旁路电容可带来较高的增益但稳定度却较差，我们建议在信号源连接处采用0402型旁路电容，在寄生效应较低的较小尺寸电容有助于改善电路的稳定度，C4、C5与R3在安排上应尽可能地靠近信号源以维持电路的稳定度，同时也应完全移除额外的电路板走线，如图17。
电路板级的射频效能与旁路模式
图4～图8显示了这个设计在放大器模式与旁路模式下的射频效能，这个LNA在3.5GHz下拥有>8dBm的IIP3与12dB的增益，LNA可以通过简单地移除信号源偏压电阻R3进入旁路模式，旁路模式下的插入耗损，也就是信号衰减大约为6dB。这个设计在电路板级的3.5GHz效能可以总结如表1。
稳定度
以上电路的k系数在工作频率范围内略小于1，最小的k值为2GHz下的0.75，请参考图9。
为了达到宽频范围下绝对的稳定度，我们在LNA的输出中加入了8.2Ω的阻尼电阻，并在每个信号源连接处安排两个100pF的旁路电容来增加稳定度，修改后的电路图请参考图10。
串接设计
内建旁路开关的LNA可降低外部电路的复杂度，带来更低的生产成本与更小的电路板占用空间，同时，将两个具有旁路开关的LNA串接能增加控制接收器的增益状态，如图19的串接两个MGA-71543的方式可让放大器拥有具备高增益、中等增益与旁路模式等3种不同运作模式。
当第一级与第二级放大器都采放大器模式时，这个组合将可带来高增益与低噪声的放大器，而将图10中所显示的两个无条件稳定LNA串接，不但不需进行级间电路的重新匹配，还能带来在3.5GHz下拥有>21dB增益与约1.2dB噪声指数的放大器，输入与输出回波耗损超过10dB，工作耗电则约在21mA。
输入信号较强时由于不需高增益，因此第二级放大器可设定为旁路模式，这将有助于保留输入截波效能并降低功率消耗，这个模式下的整体耗电大约在10mA，而对强度较高的接收信号，我们可以将两个LNA电路都设定为旁路模式来进行信号衰减，避免造成后继电路的过载情形。
这篇文章将讨论如何使用Avago MGA-71543单级回授型FET放大器以进行3.5GHz的WiMAX (IEEE 802.16) LNA设计，LNA可应用在行动接收器的前端做为低噪声单级放大应用，其中接收器所接收的信号强度会依接收器与基站之间的距离决定，其则可在接收器远离基站时提供微弱输入信号的低噪声放大功能，同时LNA中所包含内建旁路开关的MGA-71543也能在信号较强，也就是接近基站时进行信号衰减，避免造成接收器后端部分出现过载，这个旁路开关的另一个好处是在旁路模式下电路耗电较低，而这对延长行动接收设备的电池使用时间来说特别重要。
偏压
这个低噪声放大器设计需要一个+3V直流电源以及10mA～11mA的耗电。在设计中由于只需一个正电源，因此使用了信号源电阻偏压(source resistor biasing)方式，LNA的电阻值决定是由其电流于连接接脚4来进行电路偏压控制，在这个设计中，我们选用了51Ω的0402型电阻将电流设定在大约10mA～11mA，当接脚3的射频(RF)输入通过分流电感连接到直流接地，同时接脚1与接脚4采用适当大小的电容进行射频旁路来维持元件的稳定度时，3V的电源连接到接脚2的射频输出上，而偏压线路则经过射频旁路，同时我们也在偏压线路上加入10Ω的电阻来改善电路板的输出稳定度，请参考图3。
输入匹配
在3.5GHz下，微线带(microstrip)长度与相位变化的相对效应相当明显，因此应要加以考虑，也就是说功能展示电路板上零元件的位置安排相当重要，由另一个角度来看，这表示我们能使用微线带的长度做为匹配的元素之一。
图2显示了MGA-71543在3.5GHz的最佳噪声匹配(Гopt)以及输入匹配元素对S11的效应下，要让低噪声运作设计最佳化，由分流电感、串行微线带以及开路短线段(open stub)构成的输入匹配电路将50Ω的连接埠阻抗转换为接近最佳噪声匹配的阻抗，同时，让分流电感更接近接脚3，也就是第一个贯孔处将可以改善输入回波耗损与增益，如果将分流电感与第一个与第二个贯孔间接脚3的距离加大，那么可改善3.5GHz下的噪声指数(noise figure)，请参考图17中电路板上的零元件位置安排。
开路短线段可协助调整，让输入连接端口更接近最佳噪声匹配，进一步改善噪声指数。
输出匹配
输出匹配电路由串行电感连接分流电容所组成，元件值大小则使用ADS软件以及电路板的调整来决定，分流电容安排在距离串联电感70 mils处，将分流电容与与MGA-71543的距离加大将可改善回波耗损。
电路与零部件的安排
图3采用MGA-71543的3.5GHz LNA电路图，电路采用具备低耗损介电常数(εr = 3.48)的10 mils厚RO4350B材料，在高频时可提供较佳的效能，并在10 mils厚的RO4350B下方加入FR4材料来取得所需的机构强度。
旁路电容的大小以及与信号源间的距离将影响LNA的输入回波耗损、增益以及稳定度，在工作频率下具有低阻抗的旁路电容可带来较高的增益但稳定度却较差，我们建议在信号源连接处采用0402型旁路电容，在寄生效应较低的较小尺寸电容有助于改善电路的稳定度，C4、C5与R3在安排上应尽可能地靠近信号源以维持电路的稳定度，同时也应完全移除额外的电路板走线，如图17。
电路板级的射频效能与旁路模式
图4～图8显示了这个设计在放大器模式与旁路模式下的射频效能，这个LNA在3.5GHz下拥有>8dBm的IIP3与12dB的增益，LNA可以通过简单地移除信号源偏压电阻R3进入旁路模式，旁路模式下的插入耗损，也就是信号衰减大约为6dB。这个设计在电路板级的3.5GHz效能可以总结如表1。
稳定度
以上电路的k系数在工作频率范围内略小于1，最小的k值为2GHz下的0.75，请参考图9。
为了达到宽频范围下绝对的稳定度，我们在LNA的输出中加入了8.2Ω的阻尼电阻，并在每个信号源连接处安排两个100pF的旁路电容来增加稳定度，修改后的电路图请参考图10。
串接设计
内建旁路开关的LNA可降低外部电路的复杂度，带来更低的生产成本与更小的电路板占用空间，同时，将两个具有旁路开关的LNA串接能增加控制接收器的增益状态，如图19的串接两个MGA-71543的方式可让放大器拥有具备高增益、中等增益与旁路模式等3种不同运作模式。
当第一级与第二级放大器都采放大器模式时，这个组合将可带来高增益与低噪声的放大器，而将图10中所显示的两个无条件稳定LNA串接，不但不需进行级间电路的重新匹配，还能带来在3.5GHz下拥有>21dB增益与约1.2dB噪声指数的放大器，输入与输出回波耗损超过10dB，工作耗电则约在21mA。
输入信号较强时由于不需高增益，因此第二级放大器可设定为旁路模式，这将有助于保留输入截波效能并降低功率消耗，这个模式下的整体耗电大约在10mA，而对强度较高的接收信号，我们可以将两个LNA电路都设定为旁路模式来进行信号衰减，避免造成后继电路的过载情形。
