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低噪声放大器(LNA)仿真与设计ADS

低噪声放大器(LNA)仿真与设计ADS
1.3 热噪声的定义
导体中的噪声功率表示为: Pn kT f kTB
1 Gmax
(1)
其中K为波尔兹曼常数,T是绝对温度用K表示,
而 f B 是测量系统的噪声带宽 B
RS



0
G ( f )df
匹配条件下:
RL RS
Vn RMS
) - )
Vn2RMS Pn kTB 4RS
根据分析,为获得最小的FET本征噪声,从FET输入口P1面向信源方向 视入的反射系数有一个最佳值,用out表示。当改变输入匹配电路使呈现
2019/1/9
三、低噪声放大器基础知识
1.3 放大器常用元器件
2.三端的晶体管器件
双极晶体管(BJT)
金属半导体场效应管 (MESFET) 拟晶态高电子迁移率晶体管(PHEMT) 异质结晶体管(HBT)
2019/1/9
三、低噪声放大器基础知识
1.4 放大器的技术参数
(1)频率范围: 放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的 前提。 (2)增益: 它是放大器的基本指标。按照增益可确定放大器的级 数和器件类型。 实际功率增益:负载吸收功率与二端口网络输入端吸收功率之比,
实际增益测量时,常用插入法,即用功率计先测信号
源能给出的功率P1;再把放大器接到信源上,用同一功率 计测放大器输出功率P2,功率增益就是
P2 G P1
低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。噪
声最佳匹配点并非最大增益点,因此增益G要下降。噪声 最佳匹配情况下的增益称为相关增益。通常,相关增益比 最大增益大概低2-4dB。
由(1)和(2)
(2)
电路的噪声电压
Vn RMS 4kTBRS

微波仿真论坛_利用ADS仿真设计低噪声放大器(新)

微波仿真论坛_利用ADS仿真设计低噪声放大器(新)

利用ADS仿真设计低噪声放大器内容摘要:本文给出了利用ADS仿真设计低噪声放大器的设计方法及步骤,同时给出了该电路的优化仿真结果及电路性能在批量生产中的合格率。

通过设计方法可以看出,利用ADS进行微波电路仿真,它不但很方便的得出最佳电路设计,同时也能对微波电路的容差特性进行了仿真分析,是微波产品设计的良好工具。

关键词:S参量仿真、噪声系数、稳定性、YIELD、Y4IELD优化仿真。

1.引言:ADS软件在射频电路的仿真分析与设计方面的应用非常方便,通常对于小信号特性可以进行S参量仿真(?),可以得到电路的噪声系数、输入输出驻波比、增益及电路的稳定性。

在电原理分析中可以利用仿真器YIELD进行电路的合格率分析,可以利用仿真器YIELD OPTIM进行电路最大合格率的优化分析,从而得到电路的最佳容差设计。

利用ADS软件进行低噪声放大器的设计我们会采用以上的工具进行电路的设计与优化,输出一个合格率较高的产品设计,为最终产品的开发成功奠定良好的基础。

2.设计目标在无线通信领域,为了提高接收信号的灵敏度,一般在接收机的最前端放置低噪声放大器,由于低噪声放大器的噪声系数较小,而接收系统经过合理的增益分布后,噪声系数主要由低噪声放大器决定,因此,降低低噪声放大器的噪声系数,是提高接收灵敏度的一种关键手段。

本文讲述的是用PHEMT场效应管ATF34143进行电路第一级的设计方法。

对于电路的第二级以及后续电路可以采用MMIC微波单片放大器完成。

因此低噪声放大器的关键设计是电路的第一级。

我们利用ATF34143完成的第一级低噪声放大的设计目标是:频率范围:1710MHZ~1980MHZ增益:大于12dB增益平坦度:每5MHZ带内小于0.2 dB输入回波损耗:小于1.5输出回波损耗:小于2.0噪声系数:小于0.8dB (纯电路噪声系数不考虑连接损耗)第二级对第一级呈现纯50Ω阻抗。

3.仿真设计:a)利用小信号S参量仿真A TF34143场效应管的最佳噪声系数下的源阻抗匹配及负载阻抗匹配条件。

毕业设计(论文)-基于ads的微波低噪声放大器的仿真设计[管理资料]

毕业设计(论文)-基于ads的微波低噪声放大器的仿真设计[管理资料]

毕业设计(论文)题目基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计所属院(系) 物电学院专业班级电子1201姓名学号:指导老师完成地点物电学院实验室2016年6月5日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级电子信息工程学生姓名一、毕业论文﹙设计﹚题目基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2016 年 2 月 20 日起至 2016 年 6 月 20 日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求:(LNA)广泛应用于微波接收系统中,是重要器件之一,主要用来放大低电平信号,由于是自天线下来第一个进行信号处理的器件,LNA决定了整个系统的噪声性能和电压驻波比VSWR,,往往需要对驻波比和噪声性能参数指标进行处理。

那么如何对这两个性能参数进行处理就成为低噪声放大器设计中的一个难点。

这个难点的最好解决方法就是放在放大器输入输出匹配网络的设计中来解决。

本设计是利用微波射频仿真软件ADS对微波低噪声放大器进行仿真设计,掌握微波射频电路的工程设计理论和设计方法,提高专业素质和工程实践能力。

其具体要求如下:1、分析微波低噪声放大器的各项参数;2、查找相关资料并翻译相关的英文资料;3、设计一微波低噪声放大器,根据所选器件,设计相应偏置电路;4、设计输入输出匹配电路,并利用仿真软件ADS对设计进行仿真验证。

进度安排:2月20日─3月1日:查阅资料、完成英文资料翻译并准备开题报告3月2日─4月1日:熟悉软件的使用并提交开题报告4月2日─5月1日:完善开题报告、研究微波低噪声放大器的理论设计方法、并建立偏置电路和匹配电路,进行期中检查。

5月2日─5月30日:利用软件建立微波低噪声放大器模型并进行仿真验证,准备验收。

6月1日─6月10日:撰写毕业设计论文并提交论文6月11日─6月15日:毕业设计答辩。

毕业设计应收集资料及参考文献:[1]低噪声放大器(LNA)[J].通信技术,2016(01)[2][D]电子科技大学,2009.[3][D]广东工业大学,2013.[4]. 2006.[5].[6] 射频功率放大器的研制[D].指导教师系 (教研室)系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计学生:(陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业电子1201班级,陕西汉中 723000)指导老师:[摘要]低噪声放大器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,低噪声放大器也主要面向移动通信基础设施基站应用。

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

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

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。

利用ADS设计低噪声放大器LNA

利用ADS设计低噪声放大器LNA

利用ADS 设计LNA低噪声放大器设计的依据和步骤:•满足规定的技术指标噪声系数(或噪声温度);功率增益;增益平坦度;工作频带;动态范围输入、输出为标准微带线,其特征阻抗均为50Ω步骤:• 放大器级数(对于我们,为了便于设计和学习,通常选择一级) • 晶体管选择 • 电路拓扑结构 • 电路初步设计•用CAD 软件进行设计、优化、仿真模拟一、低噪声放大器的主要技术指标1.LNA 的噪声系数和噪声温度 放大器的噪声系数NF 可定义如下outout in in N S N S NF //=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 =放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度T e 来表达。

噪声温度T e 与噪声系数NF 的关系是)1(0-⋅=NF T T e 式中,T 0为环境温度,通常取为293K 。

2.LNA 的功率增益、相关增益与增益平坦度微波放大器功率增益有多种定义,比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。

对于实际的低噪音放大器,功率增益通常是指信源和负载都是50Ω标准阻抗情况下实功率增益的大小还会影响整机噪声系数,下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式: (112)13121+-+-+=G G N G N N N f f f f其中:f N -放大器整机噪声系数;321f f f N N N ,,-分别为第1,2,3级的噪声系数;21G G ,-分别为第1,2级功率增益。

从上面的讨论可以知道,当前级增益G 1和G 2足够大的时候,整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。

因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。

作为成品微波低噪音放大器的功率增益,一般是20-50dB 范围。

基于ADS的低噪放大器设计

基于ADS的低噪放大器设计低噪放大器(LNA)是无线通信系统和射频电路中非常重要的组成部分,其主要功能是接收到的微弱信号进行放大并降低噪声水平。

在LNA设计中,使用高度集成的射频集成电路技术(ASIC)来实现高性能的LNA是相对常见的方法之一、本文将基于ADS软件进行低噪放大器的设计。

在ADS软件中,设计LNA的第一步是选择适当的放大器结构。

常见的放大器结构包括共源放大器、共栅放大器和共源共栅放大器等。

在选择放大器结构时,需要根据电路的噪声要求、增益要求和频率范围来决定。

在本文中,我们将选择共源放大器结构进行LNA的设计。

第二步是进行器件的建模和参数选择。

在ADS软件中,我们可以使用S参数模型或者使用器件的原理模型来进行建模。

对于MOSFET器件,我们可以使用BSIM3或者BSIM4模型。

在选择模型时,需要考虑器件的性能和仿真的准确性。

此外,还需要选择合适的器件尺寸和电流偏置点,以满足低噪声和高增益的要求。

第三步是进行射频传输线的设计和匹配网络的设计。

在LNA的输入端,通常需要使用一个传输线来实现输入的匹配。

在ADS软件中,我们可以使用Smith图或者阻抗匹配工具来设计和优化传输线。

另外,在输出端也需要进行匹配网络的设计,以实现合适的阻抗匹配。

在设计匹配网络时,可以使用传统的L型、π型或者香蕉型网络,也可以使用阻抗变换器来实现匹配。

第四步是进行直流偏置电路的设计。

在共源放大器中,需要使用直流偏置电路来提供适当的电流偏置点。

直流偏置电路的设计通常包括电流源和电流镜。

在ADS软件中,我们可以使用电流源和电流镜元件来设计直流偏置电路。

根据仿真结果,可以调整电流源和电流镜的尺寸和电流偏置点,以满足设计的要求。

第五步是进行电路的仿真和性能评估。

在ADS软件中,可以使用S参数仿真、噪声仿真和交流仿真来评估LNA的性能。

通过调整各个元件的参数,可以得到合适的增益、噪声系数和带宽等性能指标。

在设计中,需要注意平衡增益和噪声系数的关系,以及增益、带宽和稳定性的平衡。

一种ADS、Cadence软件联合仿真的LNA设计方法

a t t h e r a n g e o f 2 . 4 G t o 2 . 4 G I S M  ̄e q u e n c y , u s i n g Ag i l e n t ADS s o f t wa r e t o d e s i g n a n d p r o d u c t s c h e ma t i c d i a g r a m a n d s i mu l a t i o n ,a n d t h e n u s e C a d e n c e S Al l e g r o S PB s o f t wa r e d e s i g n a n d p r o d u c t s c h e ma t i c d i a g r a m a n d PC B l a y o u t ,
t h e i f n a l P C B l a y o u t i mp o t r t o a g i l e n t A D S s e r i e s s o f t w a r e o n j o i n t s i m u l a t i o n , r e p e a t e d a d j u s t me n t o b t a i n e d i n t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h e a mp l i i f e r i n a b s o l u t e l y s t a b l e s t a t e , n o i s e i f g u r e( NF ) l e s s t h a n 0 . 7 , t h e g a i n u p t o 1 5 d b .
第2 2 卷 第 3期
Vl o 1 . 2 2

微波仿真论坛_ADS应用详解—微波滤波器的设计制作与调试—实验1


(四)ADS软件的使用
本节内容是介绍使用ADS软件设计微带 带通滤波器的方法:包括原理图绘制, 电路参数的优化、仿真,版图的仿真 等。 下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使 用方法。
ADS软件的启动
启动ADS进入如下界面
创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件名 称(本例中为Filter)及存储路径 点击Length Unit设置长度单位为毫米
版图的仿真
首先要由原理图生成版图,生成版图前先要把原理图 中用于S参数仿真的两个Term以及接地去掉,不让他 们出现在生成的原理图中。去掉的方法与前面关掉优 化控件的相同,都是使用 按钮,把这些元件打上 红叉(见下页图)。 然后点击菜单中的Layout -> Generate/Update Layout,弹出一个设置窗口,直接点OK,又出现一个 窗口,再点OK,完成版图的生成,这时会打开一个显 示版图的窗口,里面有刚生成的版图(见后面几页的 图) 。
实验一 微波滤波器的设计 制作与调试
(一)实验目的
了解微波滤波电路的原理及设计方法。 学习使用ADS软件进行微波电路的设 计,优化,仿真。 掌握微带滤波器的制作及调试方法。
(二)实验内容
使用ADS软件设计一个微带带通滤波 器,并对其参数进行优化、仿真。 根据软件设计的结果绘制电路版图,并 加工成电路板。 对加工好的电路进行调试,使其满足设 计要求。
上页图中五个Mcfil表示滤波器的五个耦合线节,两 个MLIN表示滤波器两端的引出线 双击图上的控件MSUB设置微带线参数
H:基板厚度(0.8 mm) Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm)

基于ADS的S波段LNA的设计与实现

用 在 对灵 敏 度 有 高要求 的 电子探 测设 备 的放 大 电路
通 常是需要 考虑 的首 要 问题 。同时 L N A设 计 合理亦 能 帮助接收 系统在 E MC测试 中更易 过关 。匹 配不 良 的L N A不 仅增加 接 收机 的基底 噪声 ,也会 降低 增加 接 收机 线性 度 , 影 响系 统 电磁兼 容 性 能 , 如会 使 电磁 文 中在 仿 真 时 采 用 A D S软件 ,安 捷 伦 AD S是 A g i l e n t 公 司开 发 的一款 功能 强大 的射 频 电路 设计 仿 真工具 . 其 可 完成 射 频 电路 的 时域 、 频 域仿 真 , 线性 、 的数/ 模混合 系统 、 高速链路均可看 到其的应用 。 在本文 中将 采用 双 级场 效应 管 设计 放 置 在接 收机 最 前端 的 低噪声放 大器 。 其将有 良好 的噪声系数 , 合理 的增益分 布。希望为 日 后 的研究和工作提供一定的帮助及经验 。
第 2 5卷 第 1 3期
V0 l _ 2 5 No . 1 3
电 子 设 计 工 程
El e c t r o ni c De s i g n Eng i n e e r i ng
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 0 1 7年 7月
J u 1 . 2 01 7
基于 ADS的 S波段 L NA 的设计 与实现
r f e q u e n c y o f t h e a mp l i i f e r i s 2 . 2  ̄ 2 . 3 GHz , t h e n o i s e i f g u r e i s 0 . 7 d B,a n d t h e g a i n i s 3 2 d B. As mo t i o n e d a b o v e,r e l a t e d i n d i c a t o r s h a v e r e a c h e d t h e g i v e n r e q u i r e me n t s . Ke y wo r d s : L NA ;ADS;mi c r o wa v e c i r c u i t ;e l e c t r o ma g n e t i c c o mp a t i b i l i t y
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利用ADS 设计LNA2000级电科(1)班 季博 3001143009低噪声放大器设计的依据和步骤:•满足规定的技术指标噪声系数(或噪声温度);功率增益;增益平坦度;工作频带;动态范围输入、输出为标准微带线,其特征阻抗均为50Ω步骤:• 放大器级数(对于我们,为了便于设计和学习,通常选择一级) • 晶体管选择 • 电路拓朴结构 • 电路初步设计•用CAD 软件进行设计、优化、仿真模拟一、低噪声放大器的主要技术指标1.LNA 的噪声系数和噪声温度 放大器的噪声系数NF 可定义如下outout inin N S N S NF //=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 =放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度T e 来表达。

噪声温度T e 与噪声系数NF 的关系是 )1(0-⋅=NF T T e 式中,T 0为环境温度,通常取为293K 。

2.LNA 的功率增益、相关增益与增益平坦度微波放大器功率增益有多种定义,比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。

对于实际的低噪音放大器,功率增益通常是指信源和负载都是50Ω标准阻抗情况下实测的增益。

实际测量时,常用插入法,即用功率计先测信号源能给出的功率P 1;再把放大器接到信源上,用同一功率计测放大器输出功率P 2,功率增益就是12P P G =低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。

噪声最佳匹配点并非最大增益点,因此增益G 要下降。

噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。

通常,相关增益比最大增益大概低2-4dB 。

功率增益的大小还会影响整机噪声系数,下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式: (112)13121+-+-+=G G N G N N N f f f f其中:f N -放大器整机噪声系数;321f f f N N N ,,-分别为第1,2,3级的噪声系数;21G G ,-分别为第1,2级功率增益。

从上面的讨论可以知道,当前级增益G 1和G 2足够大的时候,整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。

因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。

作为成品微波低噪音放大器的功率增益,一般是20-50dB 范围。

增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏,常用最高增益与最小增益之差,即△G(dB)表示。

3.工作频带不仅是指功率增益满足平坦度要求的频带范围,而且还要求全频带内噪音要满足要求,并给出各频点的噪音系数。

动态范围的上限是受非线性指标限制,有时候要求更加严格些,则定义为放大器非线性特性达到指定三阶交调系数时的输入功率值。

4.动态范围是指低噪音放大器输入信号允许的最小功率和最大功率的范围。

动态范围的下限取决于噪声性能。

当放大器的噪声系数N f 给定时,输入信号功率允许最小值是:M f kT N P m f )(0min ∆=其中:m f ∆-微波系统的通频带(例如中频放大器通频带);M - 微波系统允许的信号噪声比,或信号识别系数; T 0- 环境温度,293K 。

5.端口驻波比和反射损耗低噪声放大器主要指标是噪声系数,所以输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的,其结果会偏离驻波比最佳的共扼匹配状态,因此驻波比不会很好。

此外,由于微波场效应晶体或双极性晶体管,其增益特性大体上都是按每倍频程以6dB 规律随频率升高而下降,为了获得工作频带内平坦增益特性,在输入匹配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下,只能采用低频段失配的方法来压低增益,以保持带内增益平坦,因此端口驻波比必然是随着频率降低而升高。

6.稳定性当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于1(即12,11<Γ<Γ)时,不管源阻抗和负载阻抗如何,网络都是稳定的,称为绝对稳定;当输入端或输出端的反射系数的模大于1时,网络是不稳定的,称为条件稳定。

对条件稳定的放大器,其负载阻抗和源阻抗不能任意选择,而是有一定的范围,否则放大器不能稳定工作。

定义:211211112S S S suficient ⋅--=211222122S S S suficient ⋅--=211222112221122111222S S S S S S S S necessary ⋅⋅-⋅+--=放大器在гS输入平面上绝对稳定的充分必要条件为101>>necessary suficient放大器在гL输入平面上绝对稳定的充分必要条件为12>>necessary suficient二、 性能指标Frequency 2.0GHz SourceImpedance 50Ohm Gain >10d Noisefactor <2dB Stablity Unconditonal 三、 晶体管选择在进行设计之前,我从网上搜索和下载了很多device 的s2p 文件和datasheet ,在众 多的器件中选择一个合适的晶体管对后面的设计很重要,因此在选择器件上我也花了很多时间,力求能选得合适。

最后我采用了NEC 的2SC5507(NE661M04),它具有频率高、噪声低、低温性能好等优点。

2SC5507提供的Datasheet 提供了宽频段的S 参数,ADS 设置中也选用S 参数模型,因为用S 参数模型比较精确,而且各种资料也详细,比较方便。

虽然在设计上我估计是能符合性能指标的,不过这里我没有考虑晶体管的价格问题,所以有可能“杀鸡用牛刀”了,没有充分发挥器件的性能,但是对于我们初学者,这个问题可以先不予考虑,主要是为了学习和掌握设计的方法。

下面是2SC5507的s2p文件:/**********************************************! NEC Compound Semiconductor Devices Ltd.! 20. August 2002! NE661M04/2SC5507! NPN Silicon Transistor! Vce = 2 V Ic = 5 mA# GHz S MA R 50! f S11 S21 S12 S22! GHz MAG ANG MAG ANG MAG ANG MAG ANG0.10 0.820 -4.7 10.440 173.8 0.000 80.8 0.970 -4.10.20 0.820 -9.2 10.280 168.8 0.010 75.3 0.940 -7.10.30 0.800 -13.8 10.090 164.2 0.010 75.0 0.920 -9.40.40 0.790 -18.0 9.890 159.8 0.010 74.1 0.900 -11.50.50 0.780 -22.4 9.730 155.6 0.020 72.2 0.880 -13.40.60 0.760 -26.6 9.550 151.5 0.020 70.4 0.870 -15.40.70 0.740 -31.1 9.360 147.4 0.020 68.0 0.850 -17.30.80 0.720 -35.3 9.190 143.5 0.030 66.6 0.840 -18.90.90 0.700 -39.4 9.010 139.6 0.030 64.9 0.820 -20.81.00 0.680 -43.6 8.820 135.8 0.030 63.3 0.800 -22.41.10 0.660 -47.9 8.670 132.0 0.030 61.2 0.780 -23.91.20 0.630 -51.9 8.460 128.6 0.040 60.7 0.770 -25.51.30 0.610 -56.2 8.270 124.8 0.040 58.7 0.750 -26.91.40 0.580 -60.3 8.070 121.5 0.040 57.8 0.730 -28.41.50 0.560 -64.7 7.910 117.9 0.040 56.3 0.720 -29.71.60 0.530 -68.9 7.720 114.5 0.040 55.5 0.700 -31.01.70 0.510 -73.3 7.540 111.3 0.050 53.8 0.690 -32.31.80 0.490 -77.6 7.350 108.2 0.050 53.4 0.670 -33.61.90 0.460 -82.0 7.180 105.0 0.050 51.9 0.650 -34.92.00 0.440 -86.7 7.000 102.0 0.050 51.6 0.640 -36.12.10 0.420 -91.6 6.830 98.9 0.050 49.6 0.620 -37.22.20 0.400 -96.5 6.660 95.9 0.050 49.6 0.610 -38.22.30 0.380 -101.9 6.490 92.9 0.050 48.3 0.600 -39.52.40 0.360 -107.6 6.320 90.0 0.050 47.4 0.580 -40.52.50 0.350 -113.6 6.160 87.0 0.060 46.2 0.570 -41.72.60 0.330 -120.2 6.000 84.1 0.060 45.3 0.550 -42.72.70 0.320 -127.9 5.820 80.9 0.060 44.6 0.530 -43.42.80 0.300 -137.3 5.590 77.9 0.060 42.5 0.520 -43.82.90 0.250 -144.7 5.290 76.3 0.060 44.1 0.520 -43.23.00 0.230 -142.4 5.220 76.0 0.060 48.2 0.520 -44.84.00 0.310 175.3 4.230 62.3 0.060 46.8 0.440 -48.35.00 0.420 147.1 3.500 41.8 0.080 45.6 0.360 -70.46.00 0.510 130.2 2.940 25.6 0.090 42.7 0.310 -89.67.00 0.580 116.8 2.520 9.8 0.100 38.6 0.290 -115.38.00 0.650 106.9 2.160 -5.0 0.120 34.4 0.310 -143.09.00 0.710 99.0 1.850 -19.3 0.130 28.7 0.360 -168.210.00 0.760 92.8 1.570 -32.6 0.140 22.9 0.440 172.111.00 0.780 89.2 1.360 -44.5 0.140 17.8 0.530 158.512.00 0.790 84.8 1.160 -55.1 0.150 13.4 0.600 149.8!噪声系数参数表! f Fmin Gammaopt Rn/50! GHz dB MAG ANG -0.80 1.59 0.380 10.7 0.430.90 1.60 0.380 11.9 0.431.00 1.60 0.380 13.2 0.431.50 1.62 0.360 20.5 0.411.80 1.63 0.340 25.7 0.381.90 1.63 0.330 27.5 0.382.00 1.63 0.320 29.4 0.372.50 1.65 0.260 40.1 0.32/***************************************************************选好器件以后可以先利用S参数计算器sparam软件判断它的稳定性:将VDS=2V, ID=5mA.,f=2.0GHz时的S参数输入窗口,如下:由上可见,它不是绝对稳定的,需要进行稳定性设计。

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