이제는 Impedance matching을 해야한다.
1. LNA 설계할 때 매칭했던 network가 달려있기 때문에 우선 현 상태에서 임피던스 매칭 확인하기
PSS+PSP로 S-parameter를 확인한다.
현재 z 값이 72.10-j32로 임피던스 매칭을 수정하여 50+j0 근처로 옮겨야 한다.
2. 임피던스 매칭 수정
임피던스 매칭을 시작할 때는 매칭 network를 없애고 회로가 가지고 있는 임피던스를 먼저 확인한다. 그 후, 구글에 스미스차트 프로그램을 검색해서 나오는 상용 프로그램에서 어떤 회로를 사용해야하는지 간단하게 시뮬레이션을 실행한다.
degeneration Ind만 달았을 때 임피던스가 53.88-j5.98 이 나와서 이 임피던스를 50+j0로 옮기기 위해서 shunt ind, series cap을 달면 옮길 수 있다는 것을 프로그램을 통해 확인할 수 있고 이제 디테일한 값은 시뮬레이션을 통해 구해야 한다.
매칭은 이전에 했던 방법들로 진행을 하였고 현재 S11을 확인했을 때 2.4G가 peak -19dB가 찍히는 것을 확인하였다.
임피던스 매칭을 시킨 상태에서 NF, LNA gain, phase를 확인을 해보았다.
매칭 전과 비교를 하면
gain은 좋아졌지만 NF와 phase차이는 나빠지는 것을 확인하였다. 이유를 생각해보았을 때 임피던스 매칭을 시키면서 ind의 값이 추가되면서 phase차이가 생기게 되고 이 phase차이로 인해 NF가 나빠지지 않았을까 하는 생각이 든다.
이를 해결하기 위해서 우선, degeneration ind를 약간 수정하면서 임피던스 매칭과 nf를 모두 만족하는 타협점을 찾아야 할 것같다.
임피던스 매칭과 peaking ind를 수정하여 최종적으로 얻은 시뮬레이션 결과이다.
그림과 표에 나온 것 처럼 LNA+MIXER의 성능이 나왔다. 100%만족할 사항은 아니지만 다음 step을 위해서 우선 지금 성능이 나오는 것을 확인하고 다음으로 넘어가려고 한다.
Linearity는 다음과 같은 PSS 시뮬레이션으로 실행했다. 2차 하모닉, 3차 하모닉은 계산값인 주파수를 선택해서 진행했다.
다음으로는 Scikit optimization을 사용해서 해당 회로 최적화 과정을 진행하려고 한다.
추가적으로 대역폭이 너무 좁은 것 같아서 회로를 살짝 수정해 얻은 시뮬레이션 결과는 밑의 그림과 같다. NF면에서 0.1dB 상승했기 때문에 실직적으로 사용한다면 위의 결과를 사용할 것 같다.
1차적으로 만족할만한 성능이 나왔다.
그럼 이제 추가적으로 성능을 더 끌어올리는데 집중할 수 있다.
주요하게 생각하는 성능은
1. Noise Figure
2. Conversion Gain
3. p1db, IIP2 이다.
물론 모두 중요한 성능이지만 우선순위를 다음과 같이 두고 진행하려고 한다. NF는 마음같아서는 4dB이하로 낮추고 싶다.