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1、-范文最新推荐-1 / 14S 波段场效应管低噪声放大器的设计仿真摘要介绍设计和制作 S 波段单电源低噪声放大器的方法. 采用了三级级连电路实现，选用了由 ADS 软件提供的 ATF-54143 场效应管模型。整个电路的输入级按最小噪声匹配进行设计，级间和输出匹配使用共轭匹配。其中有对偏置网络的研究和对电路的稳定性进行了分析。最后得出的参数符合工作频带内绝对稳定，直接采用封装模型进行联合仿真，测试结果和电路仿真结果基本一致.制作的低噪声放大器在 2.42.5 GHz 的频率范围内，功率增益为 41.618dB 到45.632dB，噪声系为 0.830dB 到 0.892dB。6143关键词:
2、低噪声放大器 ADS 噪声系数匹配 S 波段毕业设计说明书（论文）外文摘要Titlethe Design of S Band FET Low Noise AmplifierAbstractOn the design and production of S-band single-supply low-noise amplifier. Connected circuit of a three-level, the choice of the model provided by the ADS software, the ATF-54143 FET. Minimum noise matching,
3、 the input stage of the entire circuit design, the interstage and output matching conjugate match. Bias network and the stability of the circuit are analyzed. The conclusion that the parameters meet the operating frequency is absolutely stable, the package model for co-simulation, test results, and
4、circuit simulation results are basically the same. The production of low-noise amplifier in the frequency range of 2.4 2.5 GHz, power gain is 41.618 dB to 45.632dB， noise figure is 0.830dB to 0.892dB.Keywords :Low-noise amplifierADSnoise figurematchS-band目次-范文最新推荐-3 / 141 引言 11.1 低噪声放大器简介 1 Advanced
5、 Design System(ADS)软件是 Agilent 公司在HP EESOF EDA 软件基础上发展完善的大型综合设计软件，它功能强大，能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计，广泛应用于通信、航天等领域，是射频工程师的得力助手。本文着重介绍如何使用 ADS 进行低噪声放大器的仿真与优化设计。1.3 本课题的研究主要内容低噪声放大器是无线接收机前端的重要部分，其主要作用是放大微弱信号，尽量使放大器引入的噪声减小。由于它处于接收机放大链的前端，因此，对整个系统来讲是非常重要的。它的噪声系数、增益和线性度等指标对整个射频接收机系统的性能有重要影响，其中噪声系数几乎决定了整个接收机的噪声性能
6、。接收机灵敏度公式如下所示：（1.1）式中：k 为波尔兹曼常数， 为温度， B 为带宽， 是系统正确解调出接收信号所需的最小输出信噪比，Fn 为噪声系数。由上式可以看到，在影响接收机灵敏度的几个因素中，在常温下 是不变的，带宽 B 和 是由接收机结构决定的。当然也可以通过改变接收机结构来改变B 和 或者采用低温来降低 ，本课题主要讨论噪声系数对接收机灵敏度的影响，不考虑温度的影响。本课题对低噪声放大器的多种设计方法进行了研究，查阅了大量的资料，总结了前辈的设计经验，运用美国 Agilent 公司的高级设计软件 ADS2008 仿真，设计了一个在 2.45GHz 的频率范围内满足指标要求的低噪声
7、放大器，研究了偏置电路的设计，较详细的利用 smith 圆图设计匹配网络， ，并且对偏置电路对整个电路的影响进行了讨论。 -范文最新推荐-5 / 14利用史密斯图进行阻抗匹配（1） 使用并联短截线的阻抗匹配我们可以通过改变短路的短截线的长度与它在传输线上的位置来进行传输网络的匹配，当达到匹配时，连接点的输入阻抗应正好等于线路的特征阻抗。假设传输线特征阻抗的导纳为 Yin，无损耗传输线离负载 d 处的输入导纳 Yd=Yin+jB（归一化导纳即为1+jb） ，输入导纳为 Ystub=-jB 的短截线接在 M 点，以使负载和传输线匹配。在史密斯图上的操作步骤：1. 做出负载的阻抗点 A，反向延长求出
8、其导纳点B；2. 将点 B 沿顺时针方向（朝着源端）转动，与 r=1的圆交于点 C 和 D； 3. 点 D 所在的电抗圆和圆周交点为 F；4. 分别读出各点对应的长度，B （aλ） ，C（bλ） ，F（kλ） ；5. 可以得出：负载至短截线连接点最小距离d=bλ-aλ,短截线的长度 S=kλ-0.25λ。 （2 ） 使用 L-C 电路的阻抗匹配在 RF 电路设计中，还经常用 L-C 电路来达到阻抗匹配的目的，通常的可以有如下 8 种匹配模型可供选择：这些模型可根据不同的情况合理选择，如果在低通情况
9、下可选择串联电感的形式，而在高通时则要选择串联电容的形式。使用电容电感器件进行阻抗匹配，在史密斯图上的可以遵循下面四个规则：1.沿着恒电阻圆顺时针走表示增加串联电感；-范文最新推荐-7 / 142.沿着恒电阻圆逆时针走表示增加串联电容；3. 沿着恒电导圆顺时针走表示增加并联电容；4.沿着恒电导圆逆时针走表示增加并联电感。2.2 S 参数在绝大多数涉及射频系统的技术资料和数据手册中，都用到散射参数(S 参数)。其原因在于实际射频系统不再采用终端开路、导线形成短路的测量方法。采用导线形成短路的时候，导线本身存在电感，而且其电感量在高频下非常之大，此外，开路情况也会在终端形成负载电容。另外，当涉及电
10、磁波传播时也不希望反射系数的模等于 1，在这种情况下，终端的不连续性将导致有害的电压、电流反射，并产生可能造成器件损坏的振荡。S 参数描述了两端口入射功率和反射功率之间的关系，而不是电压和电流的关系。应用 S参数测量和校准都变得容易。 2.3.2 负载的匹配在传输微波功率时一般都希望负载时匹配的，因为匹配负载无反射，传输线中为行波状态，这对于传输微波功率来说，主要有以下几点好处：1.匹配负载可以从匹配源输出功率中吸收最大功率；2.行波状态时传输线的传输效率最高。因反射波带回的能量和入射波一样；3.会在传输线中产生损耗，固有反射时的损耗功率增大，传输效率低；4.行波状态时传输线功率容量最大。因在
11、驻波状态时，沿线的高频电场分布出现波腹，波腹处的电场比传输同样功率时的行波电场高得多，因此容易发生击穿，从而限制了功率容量。2.3.3 匹配方法-范文最新推荐-9 / 14阻抗匹配的方法有二：一是在不匹配系统中适当加入无功元件，称为调配器，人为引入一个或多个反射并使之与原系统产生的反射相互抵消而达到匹配；二是两不匹配系统间加接一阻抗变换器，其作用是化原不匹配系统内的大反射为多级的或渐变的小反射乃至最终过渡到匹配状态。2.4 微带线简介微带线属于敞开式部分填充介质的双导体传输线。它是由介质基片上的导带和基片底部的金属接地板构成的，整个微带线用薄膜工艺制作而成，基片采用介电常数高、高频损耗低的陶瓷
12、、石英、蓝宝石等介质材料，导带采用良导体材料。微带线适合制作微波集成电路的平面结构传输线，与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；但损耗稍大，功率容量小。60 年代前期，由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，于是相继出现了各种类型的微带线。微带线的参数确定如下，微带线特性阻抗 Z0 的大小由导体带宽度 W 和介质板的厚度 h 以及有效介电常数 决定的，如下： (3.1)采用绝对带宽表示时，带宽 BW 的量纲为 Hz。相对带宽常用的表示方法为百分比法。采用相对带宽表示时，带宽是无量纲的相对值。百分比法定义为绝对带宽占
13、频率的百分数，用 RBW 表示为： (3.2)其中 为中心频率。通常当相对带宽小于 10%时称为窄带放大器，相对带宽大于 30%时称为宽带放大器，而相对带宽大于100%时称为超宽带放大器，考虑到噪声系数是主要指标，但是在宽频带情况下难于获得极低噪声，所以-范文最新推荐-11 / 14低噪声放大器的工作频带一般不宽，较多为 20%左右。3.3 噪声系数在电路某一特定点上的信号功率与噪声功率之比，称为信号噪声比，简称信噪比，用符号 Ps/Pn(或 S/N)表示。放大器噪声系数是指放大器输入端信号噪声功率比 Psi/Pni 与输出端信号噪声功率比 Pso/Pno 的比值。噪声系数的物理含义是：信号通
14、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。影响放大器噪声系数的因素有很多，除了选用性能优良的元器件外，电路的拓扑结构是否合理也是非常重要的。放大器的噪声系数和信号源的阻抗有关，而与负载阻抗无关。当一个晶体管的源端所接的信号源的阻抗等于它所要求的最佳信号源阻抗时，由该晶体管构成的放大器的噪声系数最小。实际应用中放大器的噪声系数可以表示为（3.3） Fmin 是当源端为最佳源阻抗时放大器的最小噪声系数，Rn 是噪声阻抗， 是放大器按最小噪声系数匹配时的最佳源反射系数。由此可见放大器的输入匹配电路应该按照噪声最佳来进行设计，也就是根据所选晶体管的 来进行设计。设计输出匹配电路时采用共轭匹配，以获得放大器较高的功率增益和较好
