[發明專利]預測瞬態電壓抑制二極管對低噪聲放大器性能影響的方法

在審

• 申請號: 202111350627.6
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114091382A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 裴亞康;顏偉;周孟夏;馬浩;趙陽;楊建
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06F30/33
• 分類號: G06F30/33;G06F30/3323;G06F30/36;G01R31/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

本發明公開了一種預測瞬態電壓抑制二極管對低噪聲放大器性能影響的方法；該方法可以用于預測有、無靜電放電事件(ESD)發生兩種狀態下，TVS對低噪聲放大器(LNA)性能的影響。首先，提出TVS的電路模型拓撲。然后，利用矢量網絡分析儀(VNA)提取TVS阻抗數據，并利用遺傳算法(GA)算法進行數據優化提取，以獲得TVS等效電路模型。最后，基于TVS高頻等效電路模型預測其對LNA性能的影響。

技術領域

本發明涉及開關電源無源器件高頻建模的技術領域，尤其涉及對低噪聲放大器的性能分析，具體為預測瞬態電壓抑制二極管對低噪聲放大器性能影響的方法。

背景技術

由于無線通信技術的蓬勃發展，我們的生產生活與各種無線通信技術相關應用之間的聯系也越來越緊密。以我們日常生活中經常用到的移動電話為例，雖然它的體積并不大，大部分情況下一只手就能輕松操作使用，卻融合了多個無線通信系統，包括移動通信系統(3G、4G和5G)、無線局域網(WLAN)、全球定位系統(GPS)、藍牙技術(Bluetooth)和射頻識別技術(RFID)等。

低噪聲放大器(LNA)主要面向移動通信基礎設施基站應用，例如收發器無線通信卡、塔頂放大器(TMA)、組合器、中繼器以及遠端/數字無線寬帶頭端設備等應用設計，并為低噪聲指數(NF,Noise Figure)立下了新標竿。

由于低噪聲放大器(LNA)直接連接到天線，則很容易受到靜電放電(ESD)事件的影響，因此瞬態電壓抑制二極管(TVS)通常用作ESD的保護器件。在射頻(RF)頻段中，TVS的寄生參數會嚴重影響功能電路的性能。LNA的輸入阻抗會受到干擾，因此會導致增益和工作性能下降。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了預測瞬態電壓抑制二極管對低噪聲放大器性能影響的方法，該方法可以預測無ESD發生和有ESD發生狀態下，TVS對LNA的性能影響，節約時間、減少花費，并且準確。

預測瞬態電壓抑制二極管對低噪聲放大器性能影響的方法，包括以下步驟：

步驟1：提出TVS的電路拓撲；

步驟2：利用VNA提取TVS阻抗，提取TVS阻抗的實部和虛部；

步驟3：利用GA算法處理TVS的阻抗數據；用以求解其等效電路中的相關RCL參數，以獲得上述參數的最優解；

步驟4：建立TVS模型；

步驟5：預測TVS對LNA性能的影響。

本發明進一步改進在于：所述步驟1中提出的TVS的電路拓撲：L_s為串聯電感，R_s為串聯電阻，C_S為串聯電容，R_p為并聯電阻，C_p為TVS的并聯電容；R_S和L_S分別表示TVS的器件封裝參數C_S、R_p和C_p表示TVS自身的寄生參數；D₁是理想的只有反向擊穿電壓的二極管；I_ESD顯示ESD發生時的電流流動路徑；當ESD不發生時，在TVS模型中D₁可以忽略；

TVS的阻抗可以表示為

S＝jω。

本發明進一步改進在于：其中所述步驟3：GA算法的實現步驟：

步驟31、確定實際問題參數集；對參數進行編碼；以實數編碼，構造線性變換；

步驟32、初始化群體；

步驟33、適應度評價群體；

步驟34、選擇操作；