X波段低噪声放大器设计
X波段微带低相噪三倍频器的设计
２０ ０ ７年 １ ２月
电 子 工 程 师
ＥＬ ＥＣＴＲＯＮＩ ＥＮＧＩ Ｃ ＮＥＥＲ
维普资讯 Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ２ １ ３ ．１ Ｄｅ ｅ．２ ７ ００
Ｘ 波段 微 带低 相 噪 三倍 频 器 的设 计
宽、 率高 、 效 结构 简单 的特 点 ， 宽温 范围 内能够稳 定 工作 ， 试 结果 表 明倍频 后 的相 位噪 声 恶化接 近 在 测
理 论值 。
关键 词 ： 频 器 ； 带 电路 ； 倍 微 相位 噪 声 ； 率源 频
中图分 类 号 ： Ｎ ７ Ｔ ７ １．
０ 引
言
２ Ｓ Ｄ倍频设计原理 Ｒ
电 字 工 蠢 师
２０ ０ ７年 ｌ ２月
３ Ｓ Ｄ倍频器设计 Ｒ
３１ Ｓ Ｄ的选择 ． Ｒ
阶跃 时间 为 ：
１
ｔ
振 网络 。
３ ５ 输 出带通滤 波 器 ． 输 出带通 滤波 器采 用 耦 合 微带 线 设 计 ， 电路 形 其 式 简单 ， 频带 范 围宽 ， 插入 损耗小 于 ２ ０ｄ ｍ。 ． Ｂ
Ｓ Ｄ倍 频器 设 计 电路 模 型 是利 用 Ｓ Ｄ 的 电抗 开 Ｒ Ｒ 关特性 ， 用一激 励 电感 ， Ｓ Ｄ处 于 正 向低 阻抗 状 态 在 Ｒ
倍频器 作 为频率 源 的基本器 件而 被广 泛应 用于 雷
达、 导航 、 信 以及 测试 仪器 仪表 等设 备 中。本 文介绍 通 某雷 达工程 低相 噪频 率源 的关键 部件— —ｘ波 段微 带
图 ２ ＳＩ 倍 频 器 的 组成 以及 各 部 分 输 出 的 ｌ Ｄ 电 压 波 形 与 频谱
收 稿 日期 ： ０７０ —８ 修 回 日期 ： ０ ７１ － 。 ２ ０ －６２ ； ２０ —１ ９ ０
ADS设计低噪声放大器详细步骤
ADS设计低噪声放大器详细步骤低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中一个重要的组成部分，其功能是将接收到的微弱信号放大，以便后续的处理和解调。
设计低噪声放大器需要考虑多个因素，包括噪声系数、增益、带宽、稳定性等。
下面是一个详细的设计步骤，用于设计低噪声放大器。
1.确定设计规格：a.确定工作频率范围：通常情况下，设计LNA需要确定工作频率的范围，以便选择合适的器件和电路结构。
b.确定增益和噪声系数要求：根据系统需求，确定LNA的增益和噪声系数的要求。
一般来说，增益越高，噪声系数越低，但二者之间存在一定的折衷关系。
2.选择器件：根据设计规格，选择适当的射频器件。
常见的射频器件包括双极性晶体管（BJT），高电子迁移率晶体管（HEMT），甲乙基氮化镓场效应晶体管（GaAsFET）等。
3.确定电路结构：根据选择的器件和设计规格，确定LNA的电路结构。
常见的LNA电路结构包括共源极结构、共栅极结构和共基极结构。
根据不同的结构，可以实现不同的增益和噪声系数。
4.进行器件参数提取：使用器件模型，从所选器件中提取器件的S参数（散射参数）、Y参数（混合参数）等。
这些参数将在后续的仿真和优化中使用。
5.进行电路仿真：使用电路仿真软件（如ADS，Spectre等），根据设计的电路结构和选取的器件参数，进行电路的仿真。
可以通过改变电路参数和器件参数，来优化电路的性能。
6.进行电路优化：在仿真过程中，可以进行电路参数的优化。
优化的目标可以是噪声系数、增益、带宽等。
通过反复地优化，寻找最佳的电路参数。
7.器件布局和仿真：根据优化后的电路参数，进行射频电路的布局设计。
布局需要考虑信号和功率的传输、射频电感和电容的布线、射频耦合以及射频接地等因素。
8.器件特性提取：根据布局后的射频电路，提取各个节点的特性参数，如增益、输入输出阻抗、稳定性等。
9.进行电路仿真验证：使用仿真软件进行电路的验证，比较仿真结果与设计目标的一致性。
宽带低噪声放大器ADS仿真与设计
宽带低噪声放大器ADS仿真与设计[导读]介绍一种X波段宽带低噪声放大器(LNA)的设计。
该放大器选用NEC公司的低噪声放大管NE3210S01(HJFET)，采用微带阻抗变换型匹配结构和两级级联的方式，利用ADS软件进行设计、优化和仿真。
最后设计的放大器在10～13 GHz范围内增益为25．4 dB+0．3 dB，噪声系数小于1．8 dB，输入驻波比小于2，输出驻波比小于1．6。
该放大器达到了预定的技术指标，性能良好。
O 引言低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)是射频接收机前端的重要组成部分。
它的主要作用是放大接收到的微弱信号，足够高的增益克服后续各级(如混频器)的噪声，并尽可能少地降低附加噪声的干扰。
LNA一般通过传输线直接和天线或天线滤波器相连，由于处于接收机的最前端，其抑制噪声的能力直接关系到整个接收系统的性能。
因此LNA的指标越来越严格，不仅要求有足够小的低噪声系数，还要求足够高的功率增益，较宽的带宽，在接收带宽内功率增益平坦度好。
该设计利用微波设计领域的ADS软件，结合低噪声放大器设计理论，利用S参数设计出结构简单紧凑，性能指标好的低噪声放大器。
1 设计指标下面提出所设计的宽带低噪声放大器需要考虑的指标：(1)工作频带：10～13 GHz。
工作频带仅是指功率增益满足平坦度要求的频带范围，而且还要在全频带内使噪声系数满足要求。
(2)噪声系数：FN<1．8 dB。
FN表示输入信噪比与输出信噪比的比值，在理想情况下放大器不引入噪声，输入／输出信噪比相等，FN=O dB。
较低的FN可以通过输入匹配到最佳噪声匹配点和调整晶体管的静态工作点获得。
由于是宽带放大器，难以获得较低的噪声系数，这就决定了系统的噪声系数会比较高。
(3)增益为25．4 dB。
LNA应该有足够高的增益，这样可以抑制后面各级对系统噪声系数的影响，但其增益不宜太大；避免后面的混频器产生非线性失真。
(4)增益平坦度为O．3 dB。
低噪声放大器 核心参数
低噪声放大器核心参数低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是一种用于增加信号幅度而又尽量减小噪声的放大器。
在无线通信、雷达、卫星通信和其他接收系统中，低噪声放大器起到了至关重要的作用。
为了设计出性能优越的低噪声放大器，需要对其核心参数有深入的了解。
在本文中，我们将详细介绍低噪声放大器的核心参数，并对其进行分析和讨论。
1. 噪声指标低噪声放大器最为重要的参数之一就是噪声指标。
噪声指标通常用于描述放大器在增益条件下的噪声性能。
常见的噪声指标包括噪声系数（Noise Figure，NF）、噪声温度（Noise Temperature，Tn）、噪声系数与增益的乘积（Gain Bandwidth Product，GBP）等。
噪声系数是描述放大器引入信号噪声的指标，一般以分贝（dB）为单位，数值越小代表噪声性能越好。
而噪声温度描述了放大器引入的噪声相当于理想传输线路引入的噪声温度，单位为开尔文（K）。
噪声系数与增益的乘积则是评价放大器噪声性能的综合指标。
2. 增益增益是低噪声放大器的另一个核心参数。
增益表示放大器输出信号与输入信号的幅度比值，通常用分贝（dB）表示。
增益越大意味着放大器输出信号的幅度增加的越多，但也需要注意，在增益增大的同时可能会伴随着噪声的增加。
低噪声放大器需要在保证足够增益的前提下尽量减小噪声。
3. 带宽低噪声放大器的带宽也是一个重要参数。
带宽指的是在放大器工作范围内的频率范围，通常用赫兹（Hz）表示。
低噪声放大器需要具有足够的带宽，以确保对输入信号的覆盖范围足够广，同时也需要避免出现频率失真等问题。
4. 饱和输入功率饱和输入功率也是低噪声放大器的重要参数之一。
饱和输入功率指的是在放大器输出的信号出现压制之前，输入信号的功率大小。
通常用分贝毫瓦（dBm）来表示。
饱和输入功率越大，意味着放大器能够承受更大的输入信号功率而不至于出现失真等问题。
5. 稳定性低噪声放大器的稳定性也是一个重要的核心参数。
X波段单片低噪声放大器芯片
X波段单片低噪声放大器芯片①彭龙新1,23,周正林2,蒋幼泉2,林金庭2,魏同立1(1.东南大学微电子中心,江苏南京210096;2.南京电子器件研究所,江苏南京210016)摘要:报道了X波段0.5μm G aAs PHE MT全单片低噪声放大器芯片。
该放大器芯片由四级级联放大电路构成。
芯片面积为2.43×1.85mm2。
该放大器芯片在通带内测试结果为:在工作条件V D=5V(I D≤100mA)下,增益>26dB,噪声系数≤2.2dB,输入、输出电压驻波比<1.6∶1,平坦度≤±1dB,1dB压缩功率≥15dB・m,相位一致性≤±3°,幅度一致性≤±0.5dB。
芯片尺寸为2.43mm×1.85mm。
关键词:微波单片集成电路;赝配高电子迁移率晶体管;低噪声放大器中图分类号:T N722.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2004)03-0484-03 随着M MIC技术的日趋成熟,M MIC元件体积小、重量轻、可靠性好、一致性好、成本低等优势得到了充分的发挥。
这为相控阵雷达的小型化、实用化提供了保证。
本文报道的X波单片段低噪声放大器,其噪声系数小,增益高,输入输出电压驻波好,相位线性度好,幅相一致性好,成品率高,可批量生产,其性能指标完全满足相控阵雷达T/R 组件的要求。
1 电路设计及单片工艺该单片低噪声放大器的电路设计中采取了集总和分布参数电路混合匹配。
为了实现大于26dB 的增益,该单片采用了四级级联放大电路。
第一级电路主要解决噪声系数,功率增益和输入驻波比。
第二级电路主要解决功率增益匹配同时兼顾噪声系数。
三、四级电路主要解决功率增益匹配和输出驻波比。
为了使用方便,每一级都采用自偏电路设计。
该放大器输入输出端通过电容隔直,可靠性高。
电路原理图见图1。
在PHE MT源端增加电感引入串联反馈,这样,放大器获得低噪声系数的同时也有良好的电压驻波比。
四川益丰电子科技有限公司 YLN81-0812C1 8-12 GHz 低噪声放大器数据手册说明书
YLN81-0812C18-12 GHz 低噪声放大器数据手册产品介绍YLN81-0812C1 是一款 X 波段低噪声放大器芯片，频率范围覆盖 8GHz~12GHz ，小信号增益为 9dB ，噪声系数为 2.5dB 。
关键技术指标◼ 频率范围：8GHz~12GHz ◼ 小信号增益：9dB ◼ 增益平坦度：±0.3dB ◼ 噪声系数：2.5dB ◼ P1dB ：14dBm ◼ 供电方式：5V@16mA ◼ 芯片尺寸：1.30 mm×1.20 mm应用领域◼ 雷达 ◼ 通信 ◼仪器仪表电性能表（T A=+25℃）测试曲线（T A=+25℃）增益输入回波输出回波噪声系数（5V@12mA）P1dB（5V@16mA）芯片端口图注：1) 所有标注尺寸单位为微米（μm）;2) 外形尺寸公差为±50μm。
建议装配图数据手册定义极限值定义极限值是根据绝对最大额定值系统(IEC 60134) 给出的。
压力高于一个或多个极限值，会造成对该产品的永久性损坏。
这些是压力额定值，并且以这些额定值或者其它任何高于规定额定值的条件去操作器件将得不到任何保证。
长时间的极限值操作可能会影响产品的可靠性。
使用方法在此描述的产品的使用方法仅起说明作用。
在没有进一步测试或修正的情况下，益丰不作任何陈述或保证：这些使用方法将适用于特定用途。
免责声明生命保障类应用这些产品并非为生命保障应用、器件或系统而设计的，因此，这些产品的故障可能会导致人身伤害。
若益丰的客户在生命保障类应用中使用或销售这些产品，应自担风险，并同意全部赔偿此类应用给益丰公司造成的任何损失。
修改权限益丰公司持有对产品做出修改的权利，恕不另行通知，修改包括对电路、标准单元或软件进行设计或性能修改。
除非另有说明，益丰公司对这些产品的使用不承担任何责任或义务，不在任何专利、版权、或侵权下转让许可或权利，也不会做出任何陈述或保证：这些产品不受专利、版权或侵权限制。
X波段低温低噪声宽带放大器的研究
第30卷 第2期2007年4月电子器件Ch inese Jou r nal Of Elect ro n DevicesVol.30 No.2Ap r.2007Resear ch of a X 2B and L ow N oise Wideban d Cr yogenic Amplif ier 3WU D on g 2sh en g1,2,D E N G H ong 2bi n31.Depa rt ment of Comp ut er &Elect ronic Engi neer in g ,Anhui Inst it ut e of Archi tect ure &I ndust r y ,Hef ei 230022,Chi na;2.Depa rt ment of Microwave Inst it ut e of Pl asma P h ys ics Chi nese Academy of S ci ence ,Hef ei 230031,Chi na;3.Hef ei Ins ti t ute of cryogeni cs &el ect ronics.Hef ei 230043,Chi naAbstract :Cryogenic low 2noi se amplifiers were developed for f requency bands of 8～10GHz usi ng high elec 2t ron mobilit y t ransi st or.The Cryogenic performances of H EM T devices a nd microst rip lines are descri bed.Wit h t he help of t he t echnology of mat ching in broad microwa ve band ,a Cryogenic low 2noise ampl ifiers was desi gned and ma nufact ured.At li quid nit rogen t emperat ure ,i n t he f reque ncy of band ra nge from 8GHz to 10GHz ,t he cryoge nic LNA ca n achieve followi ng performance :gai n more t han 26dB ,noise fi gure less t hen 0.4dB.K ey w or ds :amplifier ;low noi se ;cryoge ni c temperat ure ;H EM T (high electron mobilit y transi stors )EEACC :1350HX 波段低温低噪声宽带放大器的研究3吴东升1,2,邓红斌31.安徽建筑工业学院计算机与电子信息工程系,合肥230022;2.中国科学院等离子体研究所,微波室,合肥230031;3.合肥低温电子研究所,合肥230043收稿日期6282基金项目安徽省教育厅重点基金资助(6j )作者简介吴东升(662),男,博士研究生,副教授,从事微波、超导和低温电子器件等方面的研究,_@摘 要:阐述利用H EM T 微波器件在低温下噪声显著降低的特性,研制X 波段低温低噪声放大器的过程.分析了在低温下HEM T 器件良好的噪声特性和微带线插损显著降低的特点.采用微波宽带匹配技术,设计并制作出宽带低温低噪声放大器.在液氮温区,其主要性能指标为:工作频率8～10GHz ,增益>26dB ,噪声系数≤0.4dB.关键词:放大器;低噪声;低温;HEM T 中图分类号:TN 722.2 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)022******* 低噪声微波放大器在雷达、导航、电子对抗、移动通讯、卫星通讯、射电天文和空间技术等科学领域有着十分广泛的应用,它的性能好坏直接影响到整个系统的性能[122].随着微波技术的迅速发展,微波管和微波器件、组件的噪声已得到有效地降低,但是在常温下由于其固有噪声(比如:热噪声、闪烁噪声和沟道噪声)限制,难以得到更进一步的提高,很难满足微波接收系统对系统噪声越来越低、灵敏度越来越高的要求.针对微波系统对系统噪声要求低、灵敏度要求高的需要,利用在低温下器件的热噪声显著降低的特性,研究低温低噪声微波放大器尤其重要.国外发达国家十分重视研究开发低温低噪声微波器件与系统,已研制成功1～40GHz 的低温低噪声放大组件,其噪声特性与常温同类器件相比有十分显著的改善[3].在12K(-261℃)时,输入噪声温度<0.6K /GHz (在3.4～4.6GHz 频带内,LN A 噪声温度为2.8K ;在4～8GHz 频带内,噪声温度为5K;在8～9GHz 频带范围内,L NA 噪声温度为6K )[4].特别是九十年代后,随着超导材料应用的发展,采用高温超导材料制备的滤波器表现出前所未有的高性能(极低插入损耗,高的矩形系数).高温超导滤波器与8:200007:200k 020A :19do n g sh en g w ip 低温低噪声放大器(L NA )相结合组成半导体-超导体混合微波电路,具有优越的性能指标,超导滤波器与低温低噪声放大器(L NA )的接收前端系统总噪声约为0.5dB ,而与相对应的常规系统噪声为2∽3dB ,应用于系统,显示了十分诱人的前景[527].本文分析了在低温下HEMT 器件的噪声和微带线的插损显著降低的特性.并利用这些特性,设计并制作出了宽带低温低噪声放大器.其主要性能指标为:工作频率8～10GHz ,增益>26dB ,噪声系数≤0.4dB.1 低温噪声特性1.1 HEMT 器件的低温噪声特性微波管的性能的好坏是放大器性能的关键,低噪声放大器通常采用高电子迁移率晶体管(H EMT ),它是一种异质结场效应晶体管,具有良好的低温特性.虽然在常温下具有高的电子迁移率,但是在低温下电子迁移率比常温下更高.构成HEM T 的半导体材料是GaAs 和Al 2G aAs ,其电子迁移率的公式为:1μ=m 3q (BN i T 3/2+A T 3/2+Ce hv 1/KT-1)(1)式中,B N i T 3/2是电离杂质散射项,A T3/2是声学波散射项,Cehv 1/KT-1是光学波散射项,m 3为载流子的有效质量,N i 为掺杂浓度,υ1为纵光学波震动频率,h υ1为对应的声子能量.由于H EM T 沟道的掺杂浓度N i 比较低,所以B N iT3/2项对μ影响很小.由此,迁移率μ随温度T 的下降而增大.这就使得H EM T 器件在低温时具有更高的频率、更低的噪声、更高的跨导和更大的电流处理能力[8].对于一个场效应晶体管,它的最小噪声温度可以近似表述为:T min =KωC gs t (R g +R s )g m +K rg 2m(2)式中,R g 和R s 是寄生电阻,g m 是跨导,K 和K r 是噪声系数,t =T a /290,T a 是器件的物理温度.在低温状态下,当T a <15K 时t <0.07,同时寄生电阻R g 和R s 对一个好的噪声器件都比较小.所以第二项K rg 2m对于最小噪声温度起了决定性作用.因为M T 在低温时跨导大,所以噪声较低,同时跨导是晶体管的增益系数,表达器件对电流的放大能力,栅对沟道的控制能力,因此低温下增益增大[]我们选用超高电子迁移率晶体管F HX13L G .它的低温特性如下图1所示.可以看出噪声随温度的降低而减小,增益随温度的降低而增大.图1 F HX13L G 的噪声、增益与环境温度之间关系曲线1.2 输入匹配电路和接头的低温特性放大器的输入匹配网络和SMA 接头都是有耗网络,它们的插损直接影响着放大器的噪声,我们使用Rogers 公司微波基片,匹配网络采用微带结构.微带线的插入损耗主要由三部分组成:导体损耗、介质损耗和辐射损耗.由于介质损耗和辐射损耗比较小,所以微带线的插入损耗主要导体损耗决定.SMA 接头主要是导体损耗.导体损耗与微波表面电阻成正比,Cu 的微波表面电阻随温度的降低而变小,因此在低温下有耗网络的插入损耗减小,对放大器噪声的贡献随之变小.2 低噪声放大器的设计2.1 低噪声设计为了满足增益要求,采用两级级联形结构.级联形结构的噪声特性如下:F =F 1+F 2-1G 1(3)F 1、F 2分别为第一、二级的噪声系数,G 1为第一级的增益,第一级的噪声尤为重要.对于一个晶体管的双端口网络的的噪声系数可以描述为:F =F min+4R n Z 0|Γs -Γopt |2(1+|Γ|2)×|1+Γopt |2(4)式中F min 为晶体管的最小噪声系数,Γop t 为获得F min时的源发射系数,Γs 为源发射系数,R n 为等效噪声电阻.因此Γs =Γopt 时网络噪声最小,但是实现最佳噪声匹配引起的输入端功率失配.因此为了获得低噪声,我们选择低噪声H EM T 管F HX13L G ,同时第一级采用最小噪声设计.2.2 稳定性放大器只有稳定才能正常工作.若LN A 不是在全频带无条件稳定,就可能在接入馈源后发生自激.因此在设计时,放大器是否稳定十分重要,稳定性取决于晶体管的S 参数、匹配网络和终端条件由于是低温放大器,在低温下晶体管的S 参数,微波基片的参数发生变化,因此要求绝对稳定绝对稳074电 子 器 件第30卷8HE 9...定满足的条件是:k =1-|S 11|2-|S 22|2+|Δ|22|S 12S 21|>1|Δ|=|S 11S 22-S 12S 21|<1(5)这时电路是绝对稳定的,不会因为信号源或负载的变化而产生振荡.否则电路是有条件稳定并存在潜在的不稳定性,可能因为电源的扰动或负载的变化而导致自激振荡[10].为此我们级间匹配网络加一个有耗网络保证它的绝对稳定性.2.3 宽带及匹配网络宽带放大器的设计就是要求在一个较宽的频率范围内,保持放大器的增益不变.也就是要适当地设计匹配网络或反馈网络,以补偿|S 21|随频率的变化.晶体管的功率增益随着频率的增加以6dB /倍频程下降,设计宽带放大器时必须使用相应的方法补偿此增益下降,且保证整个频带内的稳定性,因此要考虑宽频带阻抗匹配.我们工作频率为8～10GHz ,频带较宽.为此,①选用高端频率点参数进行设计,使通带高端共扼匹配,低端引入适当的失配,来补偿增益随频率下降;②采用负反馈网络,以压低低频端的增益,改善放大器的输入输出匹配,使放大器具有频带宽、线性好、工作稳定的特点,且频带内能获得较低的V SWR 、良好的增益平坦性,但略微增加噪声.负反馈网络如图2所示:图2 放大器第二级负反馈网络采用两级放大器结构,匹配网络包括输入、级间和输出级匹配网络.第一级采用最小噪声设计,第二级按照最大增益设计.3 低噪声放大器实验结果在Roger s 公司的微波基片上实现两级低温低噪声放大器,利用Ansoft 微波设计软件进行模拟仿真,设计过程中采用的是放大管常温S 参量和噪声参数,虽然模拟指标很好,但是缺少晶体管、微波基片的低温参数,同时电路中使用的电感、电容、电阻等分立元件模型不够准确,实测低温性能与模拟指标存在偏差,须通过反复实验、修正,才能获得良好的低温性能通过实验最终制作的放大器实物照片如图3所示在K (液氮温区),用Y 因子法测得性能指标如图所示主要技术达到指标为工作频率8～10GHz ,增益>26dB ,噪声系数≤0.4dB.图3 低温放大器实物照片 图4 低温放大器噪声、增益实验结果曲线4 结论通过加入负反馈网络和有耗网络实现宽带、稳定和噪声低的低温低噪声放大器,在77K 获得良好的性能指标.实验得到,放大器的噪声在低温状态下有了明显的降低,放大器增益增大.这是由于温度的降低,提高了电子迁移率,跨导增大,使晶体管的噪声减小、增益增大,同时微带电路和接头的插入损耗降低引起的,实验现象与理论上是吻合的.这种低温低噪声放大器组成半导体-超导体混合微波电路,在微波领域将会具有很大的应用价值.参考文献:[1] Wadefal k N ,et al.,Cryo genic W i de 2Ban d Ul t ra 2Lo w 2Noise IFAm p lifi er s Operati ng at Ult ra 2Low DC P o wer [J ],IE EE Trans.Microw.Theory Tech.,J un.2003,51(6):170521711.[2] R o m anof sky Robert R.A C ryogenic K 2Band Gro und T erminal forNASA ’S Direct 2Data 2Di s t ri but ion S pace Experi m ent [J ]。
低噪声放大器
低噪声放大器1. 引言低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是一种广泛应用于无线通信系统中的重要电路器件。
它的主要功能是将来自天线的微弱信号放大到一个足够强度，以便后续电路可以有效地处理。
在无线通信系统中，LNAs通常作为接收链路的第一级放大器，承担着放大微弱信号、增加系统灵敏度、提高信噪比的关键任务。
本文将介绍低噪声放大器的工作原理、性能指标以及常见的设计技术，希望能帮助读者更好地理解和应用低噪声放大器。
2. 工作原理低噪声放大器的工作原理与一般放大器相似，都是通过引入外部直流电源，利用放大元件（例如晶体管）的放大特性，将输入信号放大到所需的幅度。
与一般放大器不同的是，低噪声放大器在设计上注重将输入端的噪声最小化。
这是因为在无线通信系统中，接收链路中的噪声是非常重要的考量因素。
LNAs需要尽可能地放大微弱信号，同时不引入过多的噪声，以保持系统的信噪比。
为了实现低噪声的放大，低噪声放大器采用了一系列的设计技术和电路拓扑。
接下来，我们将介绍一些常见的设计技术。
3. 设计技术3.1 硅锗杂化放大器硅锗杂化放大器是一种常见的低噪声放大器设计技术。
它采用硅和锗两种材料的结合，兼具硅和锗的优点。
硅材料具有良好的集成性能和工艺制造能力，而锗材料具有较高的迁移率和较低的噪声系数。
因此，硅锗杂化放大器能够在保持良好集成性能的同时，实现较低的噪声指标。
3.2 噪声系数优化噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要指标之一。
为了优化噪声系数，设计者可以采用一系列的技术手段，例如：•尽量采用低噪声的放大元件，例如高迁移率的晶体管；•优化电源的供电电压和电流，以减小噪声；•使用电流源对放大电路进行偏置，以提高放大器的线性度。
3.3 反馈放大器设计反馈放大器是一种常用的放大器设计技术，也可以应用于低噪声放大器的设计中。
通过适当选择反馈回路的参数和拓扑结构，可以有效地减小放大器的噪声系数。
在反馈放大器中，一部分输出信号经过反馈回路与输入信号相叠加，形成反馈信号，从而减小噪声。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
毕业设计（论文）
专业无线电技术
班次08611
姓名童治恩
指导老师尤小泉
成都电子机械高等专科学校
二0一一年
X波段微带低噪声放大器设计
摘要：低噪声放大器（LAN）一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
其主要功能是将来自天线的微弱信号进行小信号放大。
低噪声放大器噪声系数的好坏直接影响系统的灵敏度。
在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
微带低噪声放大器应用广泛，研制出性能优良的微波低噪声放大器对满足市场需求具有重大意义。
随着雷达技术的迅猛发展及对雷达性能的要求越来越高，低噪声微波放大器已被广泛用于雷达系统中，并且成为雷达接收系统中必不可少的重要电路。
LNA不仅仅被用于雷达系统中，目前已被广泛用于通信、电子对抗以及遥控遥测系统接收设备中。
本文设计与实现一种X波段微带低噪声放大器，利用ADS软件进行设计与仿真。
设计电路中进行阻抗匹配采用的拓扑结构是并联导纳式结构，即利用串联微带传输线进行导纳变换，然后并联一个微带分支线，微带线的终端开路（或短路），其输入导纳作为补偿电纳，以达到电路匹配。
最后给出仿真结果、版图设计及实测结果。
[关键词] 噪声系数；低噪声放大器；匹配网络；X波段
目录
第1章绪论........................................ 错误！未定义书签。
1.1研究意义....................................... 错误！未定义书签。
1.2国内外现状..................................... 错误！未定义书签。
1.3研究目标与内容................................. 错误！未定义书签。
第2章电路中的噪声理论............................. 错误！未定义书签。
2.1电路的噪声..................................... 错误！未定义书签。
2.2噪声的分类..................................... 错误！未定义书签。
2.3噪声来源....................................... 错误！未定义书签。
2.4噪声系数....................................... 错误！未定义书签。
2.5噪声系数的计算................................. 错误！未定义书签。
2.6电路中的噪声源................................. 错误！未定义书签。
2.6.1 电阻中的噪声............................. 错误！未定义书签。
2.6.2 极晶双体管的内部噪声..................... 错误！未定义书签。
2.7放大器的噪声模型 .............................. 错误！未定义书签。
2.7.1 噪声模型基础............................. 错误！未定义书签。
2.7.2 放大器的噪声二端口网络................... 错误！未定义书签。
2.7.3 放大器的En-In噪声模型................... 错误！未定义书签。
2.7.4 放大器的An-Bn噪声模型................... 错误！未定义书签。
2.8S参数......................................... 错误！未定义书签。
2.8.1 S参数................................... 错误！未定义书签。
2.8.2 S参数分析............................... 错误！未定义书签。
2.8.3 S参数与反射系数的关系................... 错误！未定义书签。
2.8.4 S参数与功率传输......................... 错误！未定义书签。
第3章低噪声放大器的基本理论及参数 ................. 错误！未定义书签。
3.1低噪声放大器的定义和特点....................... 错误！未定义书签。
3.2低噪声放大器的主要指标......................... 错误！未定义书签。
3.2.1 噪声系数................................. 错误！未定义书签。
3.2.2 增益..................................... 错误！未定义书签。
3.2.3 动态范围................................. 错误！未定义书签。
3.2.4 输入输出的驻波比......................... 错误！未定义书签。
3.2.5 其他重要指标............................. 错误！未定义书签。
3.2.6 具体指标在实际中的应用................... 错误！未定义书签。
3.3噪声匹配网络................................... 错误！未定义书签。
3.3.1 噪声匹配原理............................. 错误！未定义书签。
3.3.2 噪声匹配网络的结构形式................... 错误！未定义书签。
3.4有源器件噪声参数的获得......................... 错误！未定义书签。
3.5低噪声放大器在通讯中的应用..................... 错误！未定义书签。
第四章 X波段微带低噪声放大器的设计.................. 错误！未定义书签。
4.1微波相关知识................................... 错误！未定义书签。
4.1.1 微波波段的划分........................... 错误！未定义书签。
4.1.2 X波段和微带线理论....................... 错误！未定义书签。
4.2低噪声放大器的设计原则与步骤................... 错误！未定义书签。
4.3低噪声放大器结构设计........................... 错误！未定义书签。
4.3.1 晶体管选择............................... 错误！未定义书签。
4.3.2 匹配网络选择............................. 错误！未定义书签。
4.3.3 输出选频方式............................. 错误！未定义书签。
4.3.4 直流偏置电路............................. 错误！未定义书签。
4.3.5 提高放大器稳定性的措施................... 错误！未定义书签。
4.4X波段微带低噪声放大器的电路设计............... 错误！未定义书签。
4.4.1 放大管................................... 错误！未定义书签。
4.4.2 匹配电路设计............................. 错误！未定义书签。
4.4.3 直流偏置电路设计......................... 错误！未定义书签。
4.4.4 放大器电路原理图......................... 错误！未定义书签。
第5章低噪声放大器的仿真........................... 错误！未定义书签。
5.1ADS仿真软件................................... 错误！未定义书签。
5.2基于ADS X波段低噪声放大器的仿真............... 错误！未定义书签。
5.2.1 ADS软件仿真中需要注意的几个问题......... 错误！未定义书签。
5.2.2 晶体管直流工作点扫描..................... 错误！未定义书签。
5.2.3 电路模型................................. 错误！未定义书签。
5.2.4 仿真结果................................. 错误！未定义书签。
5.3低噪声放大器的仿真结果分析..................... 错误！未定义书签。
结语................................................. 错误！未定义书签。
致谢................................................. 错误！未定义书签。
参考文献............................................. 错误！未定义书签。