实验2宽带低噪声放大器及自动增益控制
一种自动增益控制放大器的设计
一种自动增益控制放大器的设计摘要：本文介绍了一种自动增益控制放大器的设计方法，该方法采用反馈电路实现自动增益控制，使放大器在输入信号强度变化时保持输出信号稳定。
设计中采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，使放大器具有高增益和低噪声系数，同时实现了高稳定性和可靠性。
实验结果表明，该自动增益控制放大器具有优良的性能，适用于信号放大和处理的多种应用场景。
关键词：自动增益控制；放大器设计；反馈电路；MOSFET管；电容连接；稳定性正文：1.引言随着科技的不断发展，信号处理技术在通信、电子、计算机等领域得到了广泛应用。
在众多信号处理技术中，信号放大是其中的重要环节之一。
而自动增益控制放大器是实现信号放大的重要器件之一。
它可以在输入信号强度变化时自动调整增益，使输出信号稳定。
因此，本文提出了一种自动增益控制放大器的设计方法，旨在提高放大器的性能和稳定性，并适用于多种信号处理场景。
2.设计原理自动增益控制放大器的设计原理是基于反馈电路实现自动调节增益。
如图1所示，当输入信号Uin经过放大器后，产生的输出信号Uout被反馈到放大器的控制端A处，与输入信号进行比较，产生一个误差电压Ue。
该误差电压被输入到一个控制器中进行处理，控制器通过调节放大器的增益，使误差电压接近于0，从而实现自动增益控制。
图1 自动增益控制放大器原理图在设计中，我们采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，如图2所示。
MOSFET管可以提供高增益和低噪声系数，电容与MOSFET管的组合连接方式可以提供稳定性。
此外，在设计中还考虑了放大器的输出阻抗和带宽等因素，使放大器的性能更加优良。
图2 自动增益控制放大器组合连接示意图3.实验方法为验证设计的可行性和有效性，我们进行了一系列实验。
实验中，我们利用模拟电路软件对自动增益控制放大器进行模拟分析，并对其输出信号进行测量分析。
实验结果表明，该放大器具有优良的性能和稳定性。
4.实验结果与分析实验结果显示，该自动增益控制放大器在不同频率和输入信号强度下均能达到稳定的输出信号。
增益可调超宽带低噪声放大器的开题报告
增益可调超宽带低噪声放大器的开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，射频电路对于通信、雷达、导航等应用中的信号处理器件的需求越来越高。
在射频电路中，低噪声放大器（LNA）是一个重要的组成部分，它需要保持着高增益、低噪声和宽频带等特性。
而可调增益的LNA能够实现在不同的场合下，通过调整增益达到最佳性能的要求。
因此，开发一种增益可调、超宽带、低噪声的LNA具有重要的实际意义和应用前景。
二、研究内容本研究旨在设计一种增益可调超宽带低噪声放大器，主要研究内容包括以下几个方面：1. 设计一种高增益、低噪声的放大电路，采用合适的电路拓扑结构来实现。
2. 对于这种放大电路进行参数优化，以获得更高的性能指标。
3. 设计一种增益可调电路，实现对放大电路增益的调整。
4. 将增益可调电路和放大电路组合在一起，并设计出合适的功率分配网络，以实现超宽带的频率响应。
5. 通过电路仿真和实验验证，检验该低噪声放大器的表现。
三、预期成果通过本研究，预期达到以下几个成果：1. 设计出一种增益可调、超宽带低噪声放大器，实现高增益、低噪声、超宽带的特性。
2. 对于设计的放大器进行仿真和实验验证，检验其性能指标，并与同类产品进行比较。
3. 探究增益可调、超宽带低噪声放大器应用于通信、雷达、导航等领域的实际效果。
四、研究意义增益可调、超宽带低噪声放大器在通信、雷达、导航等领域具有重要的应用价值，本研究的开展将有助于：1. 为射频电路技术提供新型的解决方案，推动相关领域的发展。
2. 具有重要的应用前景，进一步发挥现有系统的性能，实现系统整合和功能升级。
3. 推进中国电子产业的发展，增强我国在该领域的竞争力，提高我国在国际射频电路市场上的话语权。
五、研究计划本研究计划分为以下几个阶段：1. 阶段一：研究论文调研和介绍，确定研究方向，制定具体研究计划，制定相关技术规范和标准。
预计研究时间为2周。
2. 阶段二：设计低噪声放大器电路，优化电路参数，初步进行电路仿真。
自动增益控制的工作原理
自动增益控制的工作原理
自动增益控制(AGC)是一种可以根据输入信号强度自动调节放大倍数的技术,广泛应用于通信系统中。
其工作原理可以从以下几个方面阐述:
1. AGC的作用
AGC的主要作用是在信号传输链路上的不同节点之间自动调节信号的增益,以抑制信号的动态范围,使信号保持在后级电路的适用输入水平,既防止因信号过大而造成失真,也防止信号过小下降至噪声水平。
2. AGC的关键部件
一个AGC系统主要包含检波器、放大器、反馈环路三个部分。
检波器检测输入信号强度;放大器提供可变增益;反馈环路将检波器输出作为控制信号调节放大器增益。
3. AGC的工作原理
当输入信号增大时,检波器输出增加,经过反馈环路后控制放大器减小增益;当输入信号减小时,放大器增益增加以补偿信号损失。
这样就实现了输出信号振幅的动态范围压缩。
4. AGC放大器的实现
AGC放大器的增益控制可以通过改变放大管的偏置电流,或者使用可变电阻调节反馈网络来实现。
也可以采用FET来构建可变增益放大器。
5. AGC的增益控制特性
一个理想的AGC系统应具有快速响应速度、足够大的动态范围、低噪声和小失真等特性。
对控制电路和反馈环路的精心设计可以优化这些指标。
6. AGC的应用
无线通信系统中广泛使用了AGC技术,对输入的高频信号进行精准控制。
它也应用在音频放大器中进行音量自动控制。
还可以用在雷达接收机的前端进行回波增益控制。
总之,AGC技术对于保证通信系统信号稳定至关重要。
随着科技的进步,AGC控制的性能也在不断提升和完善。
低噪声放大器..
5） C
C 0 VBC 1 0
n
反偏集电结电容
6） 7）
Ccs 集电结与衬底间的势垒电容
rbb ' 、ree 、 rcc 为各极的体电阻
大倍数下降为 1 时的频率
8） 特征频率 fT 定义为共射输出短路电流放
gm gm fT 2 (C C ) 2 C
3） 有源偏置电路
有源偏置电路具有相 当出色的温度稳定性，但 同时也带来了元件数目增 多，电路结构复杂等缺点。 在放大器的温度稳定性要 求比较高的时候，可以考 虑采用这种偏置电路。
有源偏置电路
3）传输线偏置电路
传输线偏置电路
传输线偏置法可以抑制偶次谐波，并且还可以 改善放大器的稳定性。
固定基流偏置电路
IIP3
Input VSWR
－11.1dBm
1.5
－3dBm
1.2
Output VSWR
隔 离
3.1
21dB
1.4
21dB
从表中可以看出，低噪声放大器的主要指标为： 噪声系数 增益 线性范围
输入输出阻抗的匹配
功耗
输入输出的隔离
以上各项指标并不独立，是相互关联的，在 设计中如何折中，兼须各项在指标，是设计的 重点也是难点。
C gd ---漏极与源极电容
rG 、 rS 、 rD 分别为各极的欧姆电阻，rds 是漏源电
阻， R 是串联栅极电阻 i
对于GaAs FET ，这些参数的典型值为
Ri 7
C gs 0.3 pF
rds 400 Cds 0.12 pF
gm 40mS
C gd 0.01 pF
基极分压射极偏置电路
宽带低噪声放大器的设计
宽带低噪声放大器的设计摘要:低噪声放大器(LNA)是雷达、通信、电子对抗、遥测遥控等电子系统中关键的微波部件，有广泛的应用价值。
本文在给出了低噪声放大器的主要技术指标及低噪声放大器的设计方法的基础上,采用负反馈技术，并使用ADS2003C 对整个匹配网络进行优化设计，实现了在0.35-2.5GHz 的超宽带频率范围的低噪声放大器的设计。
关键词：低噪声放大器（LNA ）、负反馈、噪声系数0、引言：系统接收灵敏度的计算公式如下：S= -174+ NF+10㏒BW+S/N由上式可见，在各种特定（带宽、解调S/N 已定）的无线通讯系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF ，而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。
下图1为二端口网络示意图：图1为二端口网络示意图 根据戴维南定理，输入输出匹配网络以及多级放大器的级间匹配网络，都可以归结为图 1 所示的无源二端口网络的设计，当Z S ，Z L 之中有一个是纯电阻时，称为单端口匹配问题；当Z S ，Z L 均为复数阻抗时，称为双端匹配问题。
在微波多级放大器电路中，匹配网络一般由传输线，无耗集总元件构成。
本文经过对低噪声放大器的各种重要参数进行分析，结合指标要求，采用负反馈技术设计宽带低噪声放大器。
然后使用仿真软件ADS2003C ，对放大器的匹网络进行优化设计，得出了符合指标的匹配网络，提高了设计效率。
1.低噪声放大器的主要技术指标1.1噪声系数NF放大器的噪声系数NF 可定义如下out out in in N S N S NF // （1）式中，NF 为微波部件的噪声系数；S in ，N in 分别为输入端的信号功率和噪声功率；S out ，N out 分别为输出端的信号功率和噪声功率。
噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。
通常，噪声系数用分贝数表示，此时)lg(10)(NF dB NF = （2）对单级放大器而言，其噪声系数的计算为：（3）1.2放大器增益G放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值：G=Pout / Pin低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。
低噪声放大器 测试方法
低噪声放大器测试方法1.引言1.1 概述低噪声放大器是一种在电子设备中广泛应用的重要组件，其主要功能是放大输入信号并保持较低的信号噪声水平。
在很多应用领域中，特别是在通信系统、雷达系统和传感器等领域中，低噪声放大器的性能对整个系统的工作稳定性和灵敏度起着至关重要的作用。
低噪声放大器的设计目标是在尽可能放大输入信号的同时，尽量减少额外的噪声引入。
这就要求设计人员在选择合适的材料、电路拓扑和组件参数时，综合考虑放大器的增益和噪声性能。
为了确保低噪声放大器的工作稳定性和可靠性，需要对其进行严格的测试和评估。
本文将介绍低噪声放大器测试的方法。
首先，我们将详细讨论测试方法的选择标准，包括测试设备的选择、测试环境的搭建以及测试参数的设置等。
然后，我们将介绍常用的低噪声放大器测试方法，包括噪声系数测试、增益测试和输入输出阻抗测试等。
针对每种测试方法，我们将详细介绍其原理、测试步骤以及数据分析方法。
通过本文的学习，读者将能够全面了解低噪声放大器测试的方法和技巧，能够准确评估和验证低噪声放大器的性能。
同时，本文还将提供一些实用的测试经验和建议，帮助读者在实际应用中更好地设计和应用低噪声放大器。
综上所述，本文旨在为读者提供关于低噪声放大器测试方法的详细介绍，帮助读者掌握低噪声放大器测试的技巧，提高低噪声放大器的设计和应用水平。
1.2 文章结构文章结构的设计是为了让读者能够清晰地了解整篇文章的组织和内容安排。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分（1.1）首先会对低噪声放大器进行概述，介绍该技术的基本概念和应用领域。
接下来，会简要介绍文章的结构，包括每个部分的内容和组织方式。
最后，会明确本文的目的，即介绍低噪声放大器的测试方法。
引言部分的目的是引起读者的兴趣，提供一个整体的框架，帮助读者了解本文的主要内容。
正文部分（2.1和2.2）是本文的重点，将详细介绍低噪声放大器的定义、重要性和基本原理。
在2.1部分，会详细解释低噪声放大器的概念，并探讨其在实际应用中的重要性和优势。
一种宽带低噪声放大器的设计
０ 引言
无 线接入射频 电路很 多应用在小型设备和 便携式 电子产 品 中，如 ： 笔记本 、Ｐ Ａ、手机 、 Ｄ
绘测 、微 波通信 、电视 以及 各种高精度 的微 波
测量系统 中的低噪声放 大器 ，以完成对微弱信
号的放大作用。
传呼机 等 ；目的是实现设备 之间的无线连接 和
信 息交换 ，低噪 声放大器 （ｏ ｎ ｉ ｍ ｌ ｅ， １ ｗ— ｏｓ ａ ｐｉ ｒ ｅ ｉ ｆ 简称 Ｌ Ａ） Ｎ 是射频接受机前端的主要部分 。低
低噪声放 大器 的组成
低 噪声放大器基 本 由放大器件 （ 波晶体 微
噪声微波 晶体管放 大器广泛的应用于 宇宙通讯 、 管 ） 入 匹配 网络 、输 出匹 配 网络组 成。匹 、输
雷达 、电子对抗 、遥 测遥控 、射 电天文 、大地
配网络 由微线和分 支调节器 以及波长 阻抗变换
一
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｗ ｉｈ ｔ ａ ｉ ｖｅｏ ｔａ ｔ ｔ ｈｅｒ ｐｄ ｄｅ ｌ ｐｍ ｅ ｔｏｆ ｉｅｅ ｓｃ ｍ ｍ ｕ ｃ ｔｏｎｓ ｉ ｒ ａｅ ｅ ａ ｓｏ ａ ｉ ｆｅ ｕｅ ｙ ｔｃ ｏｌ ｙ ｎ ｗ ｒｌｓ ｏ ｎｉａｉ ，ｎｃ ｅ ｓ ｄ ｄ ｍ ｎｄ ｎ ｒ ｄｏ ｒ ｑ ｎｃ ｅ ｈｎ ｏｇ Ｉ ｈｉ ｐａ ｒ ｈｅＲ Ｆ ｆｏ —ｅ ｏｗ—ｎｏ ｓ ｍ ｐ ｉ ｅ ｓｇ ｒ ｓ ａｃ ｎ ｎ ｌｓｓ ｎｄｗ ｅ ｅｔｐｅｐｒ ｄｕｃｉ ｎｄ ｔｓｉ ． ｎ ｔ ｓ ｐｅ ，ｔ ｎｔ ｎｄ ｌ ｒ ｉｅ ａ ｌｆ ｒｄｅｉｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ，ａ ｒ ａ ｏ ｉ ｔｏｎ ａ ｅｔｎｇ Ｆｉ ｔｏ ｌ ｉ ａ ｉ ｒ ｆａ ， ｎ ｂ ｓｃＴｈｏ ｈｔ ｈｒ ｕｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｎａｙｓｓ ｔ ｅ ｓｍ ｕ ａｉ ｉｃ ｉ Ｏ ｍ ｅ ｔｐｅｆ ｒ ａ ｅ ｎ ｆｎａｌ ｓ ｌ ｕｇ ｓｔ ｏ ｈ ｒ ｓａ ｃ ｎｄ ａ ｌ ｉ， ｈ ｉ ｌｔｏｎ ｃｒ ｕ ｔｔ ｅ ｒｏ ｍ ｎｃ ，ａ ｄ ｌ ｙ ｉ ｔ ｏｕ ｈ ｈｅｔｐｅｔｓ ｏｎ ｌ ｉ ｎ Ｉ ｔ ｓａｔｃｅ ｔ ｎｄ ｉｔ ｎｄ ｎｏｓ ｇ ｅｈａ ｅ ｎ ｔ ｓｅ ｎｄｉ ｅ ｙ ｃｏ ｅｔ ｈ ｈｒ ｇ ｔ ａ ｅｔｃ ｃｕｓｏ ｎ ｈｉ ｒｉｌ，ｉｓｂａ ｗ ｄ ｈ ａ ｉｅ ｆ ｕｒ ｓｂ ｅ ｅｔ ｄ ａ ｓｖ ｒ ｌｓ Ｏ ｔ ｅ ｉ ｅ ｐｅ ｔ ｄ ｒｓ ｔ． ｉ ｒｉｌ ｓｂ ｅ ｈｒ ｇｈ ｔ ｓｇ ａ ｄｗｉ ｔ ｆｎｅ ｒｙ １５ Ｈ ｚ ｈｅｇ ｉ ｏ ｈｅｓｚ ｆ２３２ ｘ ｃ ｅ ｅｕｌ Ｔｈ ｓａ ｃｅｈａ ｅ ｎ ｔ ｏｕ ｈｅｄｅｉ ｂ ｎ ｓ ｔ ｎ ｄｈｏ ａｌ ．Ｇ ，ｔ ａｎ ｆｔ ｉｅ ｏ ．ｄＢ． Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ： ｈ ｇ ｙ ｒ ｉ ｈ—ｐｅ ｏ ａ ｅ； ｌ —ｎｏｉｅａ ｐｆ ｅ ； ｇ ｉ ｆｂｉ ｌｒｔａ ｉｔ ｓ ｆ ｍ ｒ ｒ ｎｃ ｏｗ ｓ ｍ ｉ ｒ ｉ ｆ ａｎ ｏ ｐｏａ ｒｎｓｓｏｒ
低噪声放大器的设计制作与调试报告
微波电路 CAD 射频实验报告姓名班级学号实验一低噪声放大器的设计制作与调试一、实验目的（一）了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。
（二）学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。
（三）掌握低噪声放大器的制作及调试方法。
二、实验内容（一）了解微波低噪声放大器的工作原理。
（二）使用ADS软件设计一个低噪声放大器，并对其参数进行优化、仿真。
（三）根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
（四）对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
三、实验步骤及实验结果（一）晶体管直流工作点扫描1、启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。
2、选择File——New Design…进入下面的对话框；3、在下面选择BJT_curve_tracer，在上面给新建的Design命名，这里命名为BJT Curve；4、在新的Design中，会有系统预先设置好的组件和控件；5、如何在Design中加入晶体管；点击，打开元件库；6、选择需要的晶体管，可以点击查询；7、对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型；8、以sp为开头的是S参数模型，这种模型不能用来做直流工作点的扫描；9、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。
10对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型11、以sp为开头的是S参数模型，这种模型不能用来做直流工作点的扫描12、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。
图1 BJT Curve仿真原理图13、按Simulate键，开始仿真，这时会弹出一个窗口，该窗口会现实仿真或者优化的过程信息。
如果出现错误，里面会给出出错信息，应该注意查看。
14、仿真结束，弹出结果窗口，如下页图。
注意关闭的时候要保存为适宜的名字。
另外图中的Marker是可以用鼠标拖动的。
由于采用的是ADS的设计模板，所以这里的数据显示都已经设置好了。
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9
实验内容
测试连接图：
高频信号源 +12V电源
JP2
JP3
LNA & AGC （01号板）
TP11
TP4
TG Output
频谱分析仪
RF Inpu测试内容： 最大开环增益的测量 噪声系数NF的测量（参考电平改为-40dBm） 1dB增益压缩点的测量 AGC放大器特性的测量
➢ 输入动态范围： ➢ 输出动态范围： ➢ 动态增益范围：
响应时间
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5
AD603功能框图
➢由增益控制接口、无源输入衰减器和固定增益放大器三部分组成 ➢衰减量由VG确定 ➢固定增益由Vout和FDBK之间的连接方式决定 ➢多级级联由电容耦合，有两种增益控制模式：并联和顺序模式
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6
实验电路
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11
宽带低噪声放大器及自动增益控制
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1
实验目的
掌握自动增益控制放大器的实现方法和工作原 理
了解电路主要性能指标 对放大器的增益、噪声系数、1dB压缩点进行
测量和分析
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2
低噪声放大器的主要性能指标
增益
噪声系数：输入信噪功率比与输出信噪功率比的
比值
FSSN NoiR RSSoi
Ni No
➢两级级联AD603放大器，由电容C9耦合 ➢采用顺序增益控制方式，增益由R7、R8确定 ➢Q2和R6构成检波器，Q1及外围电阻构成恒流源 ➢自动增益控制电压VAGC ➢开关SW4及外围电阻网络构成可变衰减器 ➢开关SW2控制AGC环路 ➢WR1调节开环放大器增益
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7
实验板
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8
实验仪器
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3
低噪声放大器的主要性能指标
非线性（1dB增益压缩点）
➢ 用1dB压缩点衡量放大器的线性工作范围 ➢ 增益下降1dB时对应的输入、输出信号幅值或功率值
20logVout
1dB
OP1dB
IP1dB
20logVin
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4
AGC主要性能指标
动态范围：
➢ 给定输出信号幅值变化的范围内，允许输入信号幅度变化 的范围。
若只考虑电子器件的热噪声：
N d F N B o d ut H B 1 d m z 7 H B 4 G m z d a B i
采用频谱仪测量，功率谱与分辨率带宽有关系：
N F d B N o u t ( d B m / R B W ) 1 0 l o g ( R B W ) 1 7 4 d B m H z G a i n d B