低噪声放大器设计与仿真
5.8GHzWiMAX低噪声放大器设计与仿真
电 子 器 件
Ｃｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＥ ｅ ｔ ｎ Ｄ ｖ ｅ ｉｅ ｅＪ ｕｎ ｌ ｌｃｒ ｅ ｉ ｓ ｏ ｏ ｃ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ４ １３ ．
Ａｕ ．２ １ ｇ ０１
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｍ ｕｌ ｔｏ ｆ５． ｚ Ｗ ｉ ＡＸ ｗ ｉｅ Ａｍ ｐ ｉ ｅ ｓｇ ｎ ｉ ａ ｉｎ ｏ ８ ＧＨ Ｍ Ｌｏ Ｎｏ ｓ ｌ ｒ ｉ ｆ
Ｉ Ｅ ８ ２ １ ， ｏｋ ｇｆ ｑ ｅ ｃ ａｄａ ５ ８Ｇ ｚｉ ｉｔ ｄ ｃｄ Ａ ｏｔ ｇａｊｖｎｌ ０ １ ｍ Ｐ ｅ ｔ ｒｃｓ ４ ５ Ｅ Ｅ ｏ ．６ ｗ ｒｉ ｅｕ ｎｙｂ ｎ ｔ ． Ｈ ｓ ｎ ｏｕ ｅ ． ｄｐｉ ｅｉ ．５ ｔ ｈ ｍ ｏｅｓ ｘ ０ ｎ ｒ ｒ ｎ ｕ ｅ ｘ ｐ
分析 ， 并完成 电路版 图设 计 ， 出设计结果 。 得
关键 词 ： Ｍ Ｘ；Ｎ Ａ Ｓ ＷｉＡ Ｌ Ａ；Ｄ 仿真； 匹配电路； 噪声系数
中 图分类 号 ： Ｎ ２ ３ Ｔ ７ ２
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ５ ９ ９ （ ０ １ Ｏ — ４ １ Ｏ １ ０ — ４ ０ ２ １ ）４ ０ １ 一 ４
茂 ０ １ ， Ｈ ＭＴ工艺 ４ ５ ｍ 晶体管大信号模型 ， ．５ｐ ｐ Ｅ ｍ ￣０ 选用 Ｃ ｒ ｎ Ｒ ｕｅ ｕｒ ｔ ｅ ｓｄ结构作为 Ｌ Ａ电路 结构 ， ｅ． Ｎ 并优 化设计 Ｌ Ａ的电路 Ｎ
偏 置电路。利用 Ａ ｉｎ 公司的 Ａ Ｓ０ ８软件对低 噪声放大器 （ Ｎ 的一些重要指标 ： ｇ ｅｔ ｌ Ｄ ２０ Ｌ Ａ） 增益 、 噪声 系数 、一 数等进行 了仿真 ｓ参
ｍ ｒｎｓｓｏ ａｇ ｉｎ ｌｍｏ ｌ ａ Ｃｕ ｒ ｎ — ｕ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ｓｕｓ ｄ ａ ｔａ ｉｔｒｌｒ ｅ ｓｇ ａ ｄｅ ， ｒｅ ｔＲｅ ｓ ｄ ｓｒ ｃｕ ｅｗａ ｅ ｓＬＮＡ ｉｃ ｉ ｔｕｃｕ ｅ， ｎ ｈｅ ｃｒ ｕｔｄ ｓｇ ｃｒ ｕ ｔｓｒ ｔ ｒ ａ ｄ ｔ ｉｃ ｉ ｅ ｉｎ ｏ ｆＬＮＡ ｉｓ ｃｒ ｕ ｔｗａ ｐ ｉ ｚ ｄ． ｅ ＥＤＡ ｏｔ ｒ ｂａ ｉｃ ｉ ｓｏ ｔｍｉｅ Ｔｈ ｓ ｆｗａ ｅ ＡＤＳ ０ ８ ｗａ ｐ ｌｅ ｏ ｓｍｕ ａｅ ａ ｄ ｏ ｔ ｚ ｏ ｍｐ ｒａ ｔ ２ ０ ｓ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｉ ｌｔ ｎ ｐ ｉ ｅ ｓ ｍｅ ｉ ｏ ｔｎ ｍｉ
低噪声放大器设计流程
低噪声放大器设计流程低噪声放大器可是个很有趣的东西呢，那咱就来说说它的设计流程吧。
一、确定需求。
咱得先搞清楚这个低噪声放大器要用在啥地方呀。
是在无线电通信里呢，还是在其他的一些电子设备里。
不同的用途对它的要求可不一样哦。
比如说，如果是用在收音机这种接收微弱信号的设备里，那对噪声的要求就特别严格，因为一点点噪声可能就会让我们听到的广播全是杂音。
这就像是你在一个很安静的图书馆里，哪怕一点点小动静都会很烦人一样。
所以这时候我们就要明确，这个放大器要把信号放大多少倍，能允许的最大噪声是多少，工作的频率范围是多少之类的基本要求。
二、选择晶体管。
晶体管可是低噪声放大器的核心部件呢。
这就像挑演员一样，要挑个合适的。
我们要找那种本身噪声就比较小的晶体管。
一般来说，场效应晶体管（FET）在这方面就比较有优势。
不过呢，也不是所有的FET都好，我们还得看它的其他参数，像增益呀，输入输出阻抗呀之类的。
就好比你选演员，不能只看颜值，演技也很重要对吧。
在这个过程中，我们可能要在各种晶体管的数据手册里翻来翻去，对比它们的各种参数，就像在购物网站上挑东西一样，得精挑细选。
三、电路拓扑结构。
这一步就像是给我们的放大器设计一个房子的框架。
有好几种常见的拓扑结构可以选择呢，像共源极、共栅极、共漏极这些。
每一种都有它的优缺点。
共源极结构比较简单，而且增益比较高，但是输入输出的隔离度可能不是很好。
共栅极结构呢，在高频的时候表现比较好，输入输出的隔离度也不错，不过增益相对来说会低一点。
这就需要我们根据之前确定的需求来选择最合适的结构。
这就像你盖房子，要根据自己的居住需求和预算来选择是盖个小平房还是小洋楼一样。
四、计算元件参数。
选好了晶体管和拓扑结构，接下来就要计算电路里各个元件的参数啦。
比如说电阻、电容的值。
这可不是随便乱猜的哦。
我们要根据一些电路理论知识，像欧姆定律、基尔霍夫定律之类的来计算。
这个过程可能会有点复杂，就像做一道超级难的数学题一样。
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告一、实验的那些小前奏。
家人们！今天咱来唠唠这个微波低噪声放大器的原理与设计实验。
一开始听到这个名字的时候，我就感觉它好高大上啊，就像那种在科学云端漫步的东西。
不过呢，当真正开始接触这个实验，就发现它其实也像个调皮的小怪兽，有点难搞，但又特别有趣。
二、啥是微波低噪声放大器呀。
那咱得先搞明白这个微波低噪声放大器是个啥玩意儿。
简单来说呢，它就像是一个超级贴心的小助手，在微波信号处理这个大舞台上发挥着重要的作用。
在我们周围，到处都有微波信号，就像空气中的小精灵一样。
但是呢，这些信号往往会夹杂着噪声，就像小精灵里面混进了一些捣蛋鬼。
这个微波低噪声放大器呢，它的本事就是在放大这些微波信号的同时，尽可能地把那些捣蛋的噪声给压制住，让我们能得到比较纯净又被放大了的信号。
想象一下，如果把微波信号比作是一场音乐会的演奏声，噪声就是那些在台下叽叽喳喳的杂音。
这个放大器就像是一个超棒的音乐厅管理员，它把演奏声放大，让每个角落都能听到美妙的音乐，同时把那些杂音都给屏蔽掉，让大家可以享受纯粹的音乐盛宴。
三、实验原理的探索之旅。
那这个放大器为啥能做到这样神奇的事情呢？这就涉及到它的原理啦。
它的内部就像是一个精心设计的小迷宫，里面有着各种各样的电子元件，像晶体管之类的。
这些元件就像是小迷宫里的小关卡，微波信号和噪声在里面穿梭的时候，就会受到不同的对待。
对于微波信号来说，这个小迷宫就像是为它量身定制的绿色通道。
通过巧妙地设置晶体管的工作状态，还有电路的一些参数，就可以让微波信号顺利地通过这些关卡，并且在通过的过程中被放大。
就好像小信号是一个小探险家，在这个友好的迷宫里越走越强壮，不断地成长变大。
而对于噪声呢，这个迷宫可就没那么友好啦。
因为噪声的一些特性和微波信号是不一样的，所以在经过那些关卡的时候，就会受到各种阻碍和削减。
比如说，通过合理地选择晶体管的类型和电路的结构，可以让噪声在某些地方就被消耗掉，就像小捣蛋鬼在迷宫里不断地碰壁，最后被削弱得没什么力气了。
低噪声放大器的设计与实现
低噪声放大器的设计与实现低噪声放大器是一种特殊的放大器，它主要用于在频率范围内放大微小信号，且尽可能地减小噪声干扰。
在现代电子通信、无线网络、雷达等领域都有广泛的应用。
本文将介绍低噪声放大器的设计与实现，同时探讨一些常见的优化方法。
一、低噪声放大器的设计基本原理低噪声放大器的实现需要满足多个条件，如宽带、低噪声、高增益、稳定性等，这些条件相互制约，需要在设计时进行平衡考虑。
首先，低噪声放大器需要使用低噪声信号源作为输入，这样才能尽可能减少噪声产生的影响。
其次，为了达到高增益的要求，可以使用多级放大器来实现。
不过，每一级放大器都会引入一些噪声，因此需要对每一级放大器进行优化，以达到低噪声的目标。
低噪声放大器的设计还要满足传输线和匹配网络的要求。
传输线的设计需要尽可能减少传输线的损耗和噪声，同时匹配网络的设计则需要将输出端的负载和输入端的驱动电路匹配，以保证信号传输的最大功率。
二、低噪声放大器的实现方法低噪声放大器的实现方法有很多种，这里我们介绍一种常用的方法：差分放大器。
差分放大器是一种基于差分放大器电路结构而形成的放大器，它有两个输入，每个输入通过独立放大的电路，输出相减。
差分放大器可以通过噪声消除的方式减少输入信号中的噪声干扰，同时也可以增加信号的线性范围和热稳定性。
差分放大器的实现需要使用两个宽带放大器，一个用于正向增益，一个用于反转增益。
为了保证放大器的相位稳定性和增益平衡，需要使用一些调节网络和补偿电路。
其中，调节网络可以在信号到达输入端时调整放大器的增益，从而保证放大器的线性度。
而补偿电路则可以减少放大器中信号反馈的影响，提高放大器的稳定性。
三、低噪声放大器的优化方法在低噪声放大器的设计中，需要综合考虑多种因素，如噪声、增益、速度、频率响应等。
针对这些因素，有几种常用的优化方法可以帮助提高低噪声放大器的性能。
1. 选择适当的放大器器件放大器的选型是影响低噪声放大器性能的重要因素。
选择合适的放大器器件可以大大提高低噪声放大器的增益和灵敏度。
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
ＹＡＮＧ ｎ － ｉ Ｙｏ ｇ ｈｕ
（ Ｄｉｎ Ｕｎ ｍ ， ’ ７１０ １ ｈｎ Ｘｉ ａ ＆ｅ Ｘｉ册 ０ ７ ，Ｃ ｉａ）
ｃｒ ｕ ｔｆｒ ｒｔ ｅ ｅ ｍａｃ ｉｇ ｎ ｔ ｏ ｋ ． ｈ ｔ ｏ ｓ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ｄ ｓｇ ｉ ｌ ｎ ｌｄ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｌ ｆ ｅ ｔｎ ｎ ｏ ｉ ｉ ｏ ｍｓ ｆ ｈ ｓ ｔｈ ｎ ｅ ｗ ｒ ｓ Ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓ ｅ ｉ ｍａ ｎｙ ｉ ｃｕ ｅ ｔ ａ ｈ ｍａ ｌｉ ｕ ｉ ｇ ｂ ｘ ｃ ｏ ｎ ｎ ａ ｄ ｔｅ ｆ ｎ ｓ ａ ｅ ｈ ｒ ｌ ｅ ｐ ａ ｅ ｒｌ ｎ ｔ ｅ ｐ ｎｅ ｉ ｕ ｔ ｏ ｒ ｗ ｉｈ ａ ｅ ｏ ｒ ａ ｉ ｉ ｃ ｎ ｅ ｉ ｉｃ ｉ ｄ ｓｇ ． ｎ ｈ ａ —ｈ ｐ ｄ ｓ ｏ ｔ ｉ ｌ ｙ ｔ ｏ ｌ ｉ ｈ ｒ ｔｄ ｃｒ ｉ ｂ ａ ｄ， ｈ ｃ ｒ ｆ ｅ ｔ ｇ ｆ ａ ｃ ｎ ＲＦ ｃｒｕ ｔ ｅ ｉ ｎ －ｎ ｈ ｓ ｉ ｃ ｇ ｓｎ ｉ
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。
无线接收机中低噪声放大器的设计与仿真
Ｅ ＡＣ １ ２ Ｅ Ｃ：２ ０
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｒ １ ０ — ４ ０ ２ １ ． １ ０ １ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．Ｓ １ ０ ５ ９ ９ ． ０ １ ０ ． １ Ｓ．
无 线 接 收 机 中低 噪 声 放 大 器 的 设 计 与 仿 真
张福 洪 ， 晚会 罗
（ 杭州电子科 技大学通信工程学 院， 杭州 ３ ０ １ ） １０ ８
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｒｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｔ： ｅ ｗｉｅｅ ｓｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｓ ｓｅ ｒ ｑ ｒ ｓｈ ｇ ｅ ｅ ｆｒ ａ ｃ ｆｒｃ ｉ ｅ ． ｅ Ｌｏ Ｎｏ ｓ ｎ ｃ ｔ ｙ ｔｍ ｅ ｕｉｅ ｉ ｈ ｒｐ ｒｏｍ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅｖ ｒ Ｔｈ ｗ ｉｅ Ａｍｄ ｏ ｔ ｕ Ｗ Ｒ ｂ ｕ ． Ａｎ ｈ ｅ ｉｎ ｄ ＬＮＡ ｓ ｐ ｒｅ ｔ ｓａ ｉｉ ｇ ｏ ｎ ｕ／ｏ ｔ ｕ ｔ ｈ， ａｉ ｅ ｈ ｎ ｕ ｎ ｕｐ ｔＶＳ ａ ｏ ｔ１ ５． ｄ ｔｅ ｄ ｓｇ ｅ ｉ ｅ ｃ ｔ ｂｌｔ ｏ ｄ ｉ ｐ ｔ ｕ ｐ ｔｍａｃ ｓ ｔｆ ｓ ｔ ｅ ｆ ｙ， ｉ ｈ ｇ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｆｒＬＮＡ ｆＲｅ ｅｖ ｒ ｎ ｗｉｅ ｅ ｓｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ ｓ ｓｃ ． ｉｈ ｐ ｒｏ ｍａ ｓ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ｏ ｃ ｉｅ ｓ ｉ ｒ ｌｓ ｏ ｎ ｃ ｔｏ ｙ ｔｍ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｉ ｕ ａｉｎ； ｐｔ ｚ ｔ ｎ； ｙ ｗｏ ｄ ｓｍ ｌｔｏ ｏ ｉ ａ ｉ ＬＮＡ ； ｏ ｓ ｇ ｒ ｇ ｉ ｍｉ ｏ ｎ ｉｅ ｆ ｕ ｅ； ａｎ ｉ
ＺＨＡＮＧ Ｆｕ ｏ ｇ ， ｈｎ ＬＵＯ ｎ ｕ Ｗａ ｈ ｉ
（ｎｔｕｅｆＣ ｍ ｎｃｔｎＥ ｇｎｅ ｎ ＨａｇｈｕＤｉｎｉ ｎｖｒｔ， ｎｚｏ １０ ８ Ｃ ｉａ Ｉｓｔｔｏ ｏ ｍｕ ｉ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｎ ｚｏ ａｚ Ｕ ｉ ｓｙＨａｇｈｕ３ ０ １ ，ｈｎ ） ｉ ａｏ ｉ ｅｉ
- 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)。
实验3 低噪声放大器设计与仿真
实验目的：
1.了解微波低噪声放大器的技术指标和设计方法；
2.掌握使用ADS软件进行微波有源电路的设计、仿真与优化。
实验内容：
3.1 低噪声放大器的基础知识
3.2 晶体管直流工作点扫描
3.3 晶体管S参数扫描
3.4 SP模型的仿真设计
3.1 低噪声放大器的基础知识
1. 低噪声放大器的作用
●放大微弱信号
●降低噪声干扰
在接收机或各种特定的无线通信系统中，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，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。
因此，低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。
2. 低噪声放大器的主要技术指标
●噪声系数
●放大器增益
●增益平坦度
●稳定系数
●输入输出驻波比
●通频带、中心频率
●输出功率
●…
提高低噪声放大器的增益对降低接收机的噪声系数是非常有利的，但是低噪声放大器的增益过高会影响到整个接收机的动态范围。
因
此，一般来说，低噪声放大器的增益应与系统的整机噪声系数、接收机的动态范围等结合起来考虑。
3. 低噪声放大器的设计方法
①选择合适的晶体管，下载并安装晶体管的库文件。
②进行直流分析，确定直流工作点。
③偏置电路设计。
④稳定性分析。
⑤噪声系数圆和输入匹配设计。
⑥最大增益的输出匹配设计。
⑦匹配网络的实现。
⑧版图的设计。
⑨原理图和版图的联合仿真。
4. 软件仿真注意事项
仿真时模型的选择1
晶体管
✓sp模型：属于小信号线性模型，模型中已经带有了确定的直流工作点，和在一定范围内的S参数，仿真时要注意适用范围。
Sp模型只能得到初步的结果，对于某些应用来说已经足够，不能用来做大信号的仿真，或者直流馈电电路的设计，不能直接生成版图。
✓大信号模型：可以用来仿真大、小信号，需要自行选择直流工作点，仿真时要加入馈电电路和电源。
带有封装的大信号模型可以用来生成版图。
仿真时模型的选择2
集总参数元件：电容、电阻、电感
✓在进行电路优化时，可直接选用参数连续变化的模型
✓在系统设计最后，需要把这些优化过的元件替换为器件库中系列中的元件才是可以制作电路、生成版图的。
替
换时选择与优化结果相近的数值，替换后要重新仿真一
次，检验电路性能是否因此出现恶化。
5. 低噪声放大器的设计指标
设计指标：
①频率：1.8~2.2 GHz；
②噪声系数：< 3.0 dB；
③增益：> 10 dB；
④增益平坦度：< 0.5 dB / 5MHz (带内) ；
⑤输入驻波比：< 2.0；
⑥输出驻波比：< 2.5；
此处选择Agilent公司的AT41511，也可选择其他公司的管子。
3.2 晶体管直流工作点的扫描
☐建立工程
☐晶体管直流工作点扫描
目的：进行直流工作点扫描和分析；检查电路的静态工作点。
☐偏置电路的设计
☐稳定性分析
③点击【OK】按钮确认，新的原理图窗口会被打开。
窗口中有
系统预先设计好的组件和控件。
直流工作点扫描注意事项
⑥所得到的偏置电路图如下图所示。
实际电路中需将电阻用相近
的常规标称值电阻代替。
3.3 晶体管的S参数扫描
选定晶体管的直流工作点后，就可以进行晶体管的S参数扫描和稳
定性分析。
本节选用S参数模型：sp_hp_AT-41511_2_19950125，该模型对应的工作点为Vce=2.7V、Ic=5mA。
晶体管S参数的扫描
3.4 SP模型的仿真设计
很多时候，在对封装模型进行仿真设计前，通过预先对SP模型进行仿真，可以获得电路的大概指标。
SP模型的设计通常被作为电路设计的初级阶段。
本节首先设计sp_hp_AT-41511_2_19950125 在2GHz处的输入、输出匹配。
☐输入匹配设计☐输出匹配设计
⑧对电路进行仿真，并查看结果。
从图中可以看出，对于输入端口来说，反射系数已经很小了，并且输入阻抗也接近负载阻抗50Ω；但对于输出端口来说，反射系数仍然不是很小，且输出阻抗与负载阻抗还有一定的差距。
请自行查看S21和S12、Zin、nfmin、nf(2)的仿真结果。
④设置TL1和TL3的优化范围。
双击TL1，选中L项，然后单击进入如下窗口。
把Optimization项设置好后如图所示，就把优化范围设置为2.0mm到40mm。
TL3的设置方法和参数同上。
也可将长度均设置为变量，再设置优化范围。
⑤进行优化，并观察仿真结果。
⑥反复调整优化方法、优化目标中的权重Weight，还可以对输入匹配网络进行优化，最终得到合适的结果。
⑦仿真完成后，建立完整的原理图。
⑧在原理图中加入直流偏置网络，并仿真，观察仿真结果。