低噪声放大器仿真设计..
基于ADS的低噪声放大器的仿真设计
情况 下 ， 测量 出输 出功率 Ｐ ， １然后再 接入放 大器后 测量 出 Ｐ ， 据公式箅 出功率增 益 Ｇ＝Ｐ ／ １ ２根 ２Ｐ ． Ｌ Ａ的增益应 当适 中， 益若太 大 ， Ｎ 增 会导 致下级 混频器 输入 过大而 失真 ； 增益 若 太小 则不 利 于抑 制各 级后
续放 大器 的噪声 ．
噪声 系数 Ｎ （ Ｆ 单位 ：Ｂ 通 常表示 为 ： ｏ） Ｎ （Ｂ ＝１１ Ｆ Ｆ ｄ ） ０
（） ２
２ ２功率增益 （ ） ． Ｇ 现实 中 ， Ｎ Ｌ Ａ的功率 增益 通常是指 信源 和负载 都是 ５ 准 阻抗情 况 下实 测 的增 益 ． 在 没有 放 大器 的 ０ｎ标 先
Ｃ ， Ｔ
Ｎ ｏｔ ０ Ｆ：￣ ｕｌ ｕ ３
（） １
其 中，ｉ，ｏ ｔ Ｓｎ Ｓｕ 分别 为输 入 、 出端 的信号功 率 ； ｉ， ｏｔ 别为输 入 、 出端 的噪声 功率 ． 输 Ｎｎ Ｎ ｕ 分 输 噪声 系数 实 际的含 义 就是 ： 当信 号通 过 放大 器时 ， 受放 大 器 自身 噪声 的影 响 ， 噪 比要 下 降 ， 信 噪声 系数就 是 此时信 噪 比下 降 的倍 数 ．
俊 （９２ ， ， 西 宜丰 人 ， 师 ， 究 方 向 ： 信技 术 、 算机 网络 １８ 一） 男 江 讲 研 通 计
４ ２ ・
罗 俊 易亚军
姚
波： 基于 Ａ Ｓ的低噪声放 大器的仿真设计 Ｄ
了动 态范 围的 上限 ， 而噪 声性 能决定 了动 态 范 围的下 限 ． 防止 大信 号输 入产 生 非线 性 失 真 的情况 ， 般 应选 为 一
改造 ， 过 Ａ Ｓ软 件 对 低噪 声放 大 器进 行 仿 真 ， 通 Ｄ 然后 对 改 造 后 的 放 大 器 的稳 定 性 、 声 系数 进 行 分 析 ． 噪 关键 词 ： Ｅ ２００ ；低 噪 声放 大 器 ；噪 声 系数 Ｎ ３ １Ｓ １
基于ADS低噪声放大器设计及仿真
毕业论文基于ADS的低噪声放大器设计与仿真一、实验背景和目的31.1 低噪声放大器31.1.1 概念41.1.2 主要功能41.1.3 主要应用领域51.2 低噪声放大器的研究现状51.3 本实验报告的主要研究容和容安排7二、低噪声放大器的原理分析与研究72.1 低噪声放大器的基本结构72.2 低噪声放大器的基本指标82.2.1 噪声系数92.2.2 增益102.2.3 输入输出驻波比102.2.3 反射系数112.2.4 放大器的动态围（IIP3）112.3 低噪声放大器设计设计的基本原则112.3.1 低噪声放大管的选择原则112.3.2 输入输出匹配电路的设计原则12三、低噪声放大器的设计163.1 放大器设计的主要流程163.2 低噪声放大管的选择173.3 稳定性计算203.4 输入输出匹配电路电路设计213.5 偏置电路213.6 电路中需要注意的一些问题22四、设计目标23五、ADS软件仿真设计和结论245.1 ADS仿真设计245.1.1 直流分析DC TRacing245.1.2 偏置电路的设计245.1.3稳定性分析255.1.4噪声系数园和输入匹配255.1.5最大增益的输出匹配285.2 结论分析34需要仿真源文件，请在空间留言一、设计的背景和目的1.1低噪声放大器在无线通信系统中，为了提高接受信号的灵敏度，一般在接收机前端放置低噪声放大器用来提高增益并降低系统的噪声系数。
1.1.1概念低噪声放大器是噪声系数很低的放大器。
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。
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。
由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示。
理想放大器的噪声系数F＝1（0分贝），其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。
现代的低噪声放大器大多采用晶体管、场效应晶体管；微波低噪声放大器则采用变容二极管参量放大器，常温参放的噪声温度Te 可低于几十度(绝对温度)，致冷参量放大器可达20K以下，砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛，其噪声系数可低于2 分贝。
低噪声放大器(LNA)仿真与设计ADS.ppt
20.03.2019
三、低噪声放大器基础知识
（3）噪声系数 放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信 号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量 的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪 声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。 放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决 于器件和电路设计。 （4）动态范围 放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵 敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。
与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ; 资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，源 端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它表示放 大器增益的最大潜力; 转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之比， 与两端阻抗都有关。
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三、低噪声放大器基础知识
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三、低噪声放大器基础知识
1.3 放大器常用元器件
1.两端负阻的二极管器件
变容二极管 ：参量放大
隧道二极管：隧道效应 耿氏二极管：转移电子 碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间 特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，
但是两端口器件实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定 性较差，调试工作困难。
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一、电路噪声的定义与分析
1.2 噪声的分类
内部噪声，在没有施加外部电流的情况下所能够观察到的噪声： 电阻的热噪声 额外噪声，只有施加外部电流的情况下才能够观察到的噪声： 1/f噪声 散粒噪声 外部噪声， 环境噪声 外部电子干扰噪声
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一、电路噪声的定义与分析
1.3 热噪声的定义
导体中的噪声功率表示为： P k T f k T B （1） n 其中K为波尔兹曼常数，T是绝对温度用K表示，
低噪声放大器的仿真设计
数。 下式 给 出 了多级 放 大 器噪 声 系 数 公式 。
＝
Ⅳ，＋ ｌ
， ＋
Ｇ ＋． （） ． ２ ・
１ ３动态 范围 ． 动 态 范 围的 定 义是 ： ＮＡ输 入信 号 允 Ｌ 许 的 最 小 功 率 和 最 大 功 率 的 范 围 。 线性 非 指标 限制 了动 态 范 围 的上 限 而 下 限则 取 决 于 它的 噪 声性 能 。 当放 大 器的 噪 声 系数 Ⅳ ，
低 噪 声 放 大 器 处 于 接 收 机 的 最 前 端 ， 噪 声 功率 ； 。 输 出 端 的 信 号 功 率 ， 为 是 接 收 机的 第 一 级 有 源 电 路 。 噪 放 的 主 为 输 出端 噪 声 功率 。 低 要作 用 是 放 大射 频 前 端 的 天 线 接收 到的 信 １ ２Ｌ Ａ工作 带宽及增 益 ． Ｎ 号 ， 低 干扰 噪 声 ， 降 以供 接 受 系 统 解调 出所 工 作带 宽是 指 功 率 增 益 满 足 平 坦 度 要 需的信号 。 求 以 及 噪 声 系 数 满 足 要 求 的 的 频 带 范 围。 功 率 增 益 是指 信 号 源和 负载 都 是 ５ ０ Ｑ 标 准 阻 抗时 的实 测 增 益 。 际 测量 时 ， 用 实 常 １ ＬＡ Ｎ 主要 技术指标 １ １Ｌ Ａ噪声 系数和 噪声温 度 ． Ｎ 功 率 计 先 测 出信 号 源 的 功率 ； 后 将 放 然 放 大 器 的 噪 声 系 数 由 公 式 （） 义 如 大 器 接 到 信 号 源 上 ， 放 大 器 输 出 功 率 １定 再
ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥ ＣＨＮＯＬＯＧＹ ＮＦ Ｊ ＯＲＭＡＴ１ ０Ｎ
工 程 术
低噪声放大器 的仿真设计①
周 伟 中 （ 南交通大 学电磁场 与微波技术 研究所 四川成都 ６ ０ １ 西 １ ３ ） ０
低噪声放大器的设计与仿真
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｕｌ ｔｏ ｆｌ ｗ ｉｅ ８ ２ｐ ｉ ｅ ｓｇ ｎ ｓｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｎｏ ｓ １ ｌｆ ｒ １ ｉ
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第 １ ８卷 第 ７期
Ｖ １１ ｏ ．８
Ｎｏ７ ．
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｃｒ ｎｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅｉ ｇ ｅ ｔｏ ｃ Ｄｅ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
２１ ０ ０年 ７月
Ｊ１２ １ ｕ． ０ ０
低噪声放大器的设计 与仿真
杨 永 辉 （ 西安 来自子 科技 大 学 陕西 西 安 ７ ０ ７ ） １ ０ １
应用． 同时 指 出 结构 尺 寸 设 计 的 理论 依 据 。最 终 以 图形 方式 给 出满足 指标 要 求 的 设 计 结 果 。 关键 词 ： 噪 声 放 大器 ； 收 机 ； 声 系数 ；匹配 网络 低 接 噪 中 图分 类 号 ： Ｎ ５ ． Ｔ ８ ０８ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４ ６ ３ （ ０ ０ ０ — ２ ０ ０ １７ — ２ ６２ １ ）７ ０ ０ —４
一款32~38 GHz毫米波宽带低噪声放大器的仿真设计
0引言(Low Noise Amplifier,LNA)、、[1-3]。
,LNA、[4]。
1。
,。
(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,PHEMT),:、、、、、[5,6]。
图1射频接收机前端链路框图一款32～38GHz毫米波宽带低噪声放大器的仿真设计单伟袁航钟思洁郑晓赵梦薇(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610213)【摘要】毫米波电子系统在雷达与卫星通信、电子对抗、遥测遥感、航天测控等通信接收系统领域有着广泛的应用。
其中,低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)作为毫米波通信系统前端接收机的第一级关键电路,在工作带宽内将前端接收到的微弱信号进行放大,并在抑制信号噪声干扰、降低噪声系数,提高接收灵敏度起着至关重要的作用。
文章研究设计了一款工作频率范围为32~38GHz的低噪声放大器,该放大器采用赝同晶型高电子迁移率晶体管(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,PHEMT)三级级联的电路结构,并采用自偏压供电。
在级联的输入端通过匹配网络实现最佳噪声反射系数,在级联的输出端通过匹配电路保证高增益和最大功率传输。
末级利用高通滤波器实现增益平坦性,利用电阻网络调节输出驻波比。
通过仿真分析表明,该低噪声放大器在32~38GHz工作频率范围内的噪声系数NF≤2dB,带内增益G≥20.5dB,输入与输出回波损耗RL≤9.5dB。
【关键词】毫米波;低噪声放大器;带宽;收发机中图分类号:TN80文献标识码:A DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2021.12.35【Abstract】The millimeter wave electronic system has a wide range of applications in the field of communication receiving systems such as radar and satellite communications,electronic countermeasures,telemetry and remote sensing,and aerospace measurement and control.Among them,the Low Noise Amplifier(LNA),as the first-stage key circuit of the front-end receiver of the millimeter wave communication system,amplifies the weak signal received by the front-end within the working bandwidth.And it plays a vital role in suppressing signal noise interference, reducing noise figure,and improving receiving sensitivity.This paper studies and designs a low-noise amplifier with a working frequency band of32~38GHz.The amplifier adopts a three-stage cascade circuit structure of Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor(PHEMT)tubes and uses self-bias to supply power.The best noise reflection coefficient is achieved through a matching network at the input end of the cascade,additionally,high gain and maximum power transmission are ensured through a matching circuit at the output end of the cascade.The final stage uses a high-pass filter to achieve gain flatness,and a resistor network is used to adjust the output standing wave ratio.Simulation analysis shows that the low-noise amplifier has a noise figure NF≤4.5dB,in-band gain G≥20dB, and input and output return loss RL≤-10dB in the32~38GHz working frequency range.【Key words】Millimeter wave;Bandwidth;Low noise amplifier;Transceiver作者简介:单伟(1993—),男,汉族,硕士研究生,助理工程师,从事核仪表系统技术、微波毫米波电路系统的研究。
基于ADS低噪声放大器设计及仿真
基于ADS低噪声放大器设计及仿真ADS是一种电路仿真工具，可用于设计和仿真电子电路。
低噪声放大器在许多应用中非常重要，特别是在无线通信和信号处理中。
本文将介绍如何基于ADS进行低噪声放大器的设计和仿真。
首先，需要明确低噪声放大器的设计目标和性能指标。
低噪声放大器的主要目标是提供高增益和低噪声，以传输和放大信号时尽可能降低噪声干扰。
因此，设计低噪声放大器的时候需要考虑以下指标：1.增益：放大器应具有足够的增益来放大信号，使其达到所需的信号水平。
2.噪声系数：噪声系数是一种量化噪声性能的指标，它表征了放大器引入的噪声功率与输入信号功率之比。
低噪声放大器应该具有较低的噪声系数以降低信号的噪声干扰。
3.带宽：放大器的带宽决定了它能够传输的频率范围。
对于无线通信和信号处理应用，放大器需要具有足够宽的带宽来传输高频信号。
设计低噪声放大器的第一步是选择适当的放大器拓扑结构。
常见的低噪声放大器拓扑结构包括共源极、共栅极和共基极。
在ADS中，可以使用S参数模型来模拟这些拓扑结构，并进行频率和噪声分析。
在选择了适当的拓扑结构之后，需要设计放大器的电路参数，如电流源偏置、电流源阻抗以及电容。
这些参数将直接影响放大器的性能。
接下来，使用ADS进行电路仿真。
可以将放大器的电路图导入ADS，并添加合适的仿真器和分析器。
一般来说，需要进行频率响应、增益和噪声分析。
在进行噪声分析时，需要输入合适的噪声模型，并设置合适的参数。
仿真完了之后，可以通过改变电路参数和拓扑结构来优化低噪声放大器的性能。
一般来说，可以尝试改变电容和电流源的值，以及优化电流源阻抗和偏置电流。
最后，可以根据仿真结果进行实际电路的制作和测试。
由于ADS可以生成精确的电路参数和特性，因此可以根据仿真结果进行电路制造，并通过实验进行性能验证。
综上所述，基于ADS进行低噪声放大器的设计和仿真可以帮助工程师优化放大器的性能，以满足特定应用的需求。
通过合理选择拓扑结构、优化电路参数和进行全面的电路仿真，可以设计出具有高增益和低噪声的低噪声放大器。
S波段低噪声放大器的ADS仿真与设计
＝
） Ｉ ．Ｉ Ｓ Ｉ ， Ｉ ＜ １ － Ｉ ｓ Ｉ
低 噪 声 放 大 器 的 仿 真 设 计 过 程
系统 主要 的组成模 块如 图１ 所
改 善 其 稳 定 性 。最 终 稳 定 性 如 图 ３ 所
ｉ ： ｌ 其中 ，Ａ＝
入 匹 配 网 络 确 定 ．但 又 受 有 源 器 件 及 设 计 电路 如 图４ 所示。
Ｈ Ｍ Ｃ７ｌ Ｓ ＬＰ３。
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凌 威 第 测 试 测 量
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责任编辑 ：万狮
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在 此 有 两 点 需 要 注 意 ： 一 是 网 第 一 组 数 据 的 低 ４ 位 代 表 温 度 小 数 部 温 ，直 观 、实 用 ，效 果 令 人 满 意 。 络 上从机发 回的位数据呈 “ 线 与 ” 关 分 ，换 言 之 ，即 是 把 ｌ 度分解为 １ ６ 个４ 系 ：二 是 ＤＳ １ ８ Ｂ ２ ０ 中６ ４ 位Ｉ Ｄ码 分 别 标 位 二 进 制 数 来 表 示 ， 则温 度 小 数 部 分 结 论
滤 波 ，第 一 级 放 大 器 选 用 Ａ ＴＦ ３ ８ １ ４ ３ 晶 体 管 ，并 通 过 Ａ ＤＳ 软 件 仿 真 设 计 匹
噪 声 分 析 和 匹 配 电路 设 计 。 考 虑 到 系 统 需 要 最 佳 噪 声 ， 因此 在第 一 级