小型化平衡低噪放设计报告

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1、摘要射频微波电路设计竞赛设计报告2013年10月10日24摘要摘要微波低噪声放大器是接收机前端的关键部件，已广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及各种高精度的微波测量系统。其性能的好坏直接影响到整个接收系统的性能，因此，低噪声放大器的设计至关重要，而选择合适的设计、仿真工具软件能使我们的工程设计准确、简化。本项目设计了一种平衡两级低噪声放大器，首先，在保证其稳定性的前提下，第一级的放大器设计，主要考虑实现低噪声系数（NF），后级主要在此基础上实现高增益和低的驻波比；其次，采用3dB电桥实现小型化、宽频带及良好的带外抑制，同时提高低噪声放大器的工作稳定性。本项目设计的低噪声放大器的频率带宽为

2、100MHz，中心频率1.9GHz，实现带内增益大于28dB，带内平坦度小于1dB；通带内，回波损耗小于-10dB，噪声系数NF<0.9dB。本项木全程设计及仿真采用AWR软件，AWR软件的特色功能，如AXIEM、ACE等，使得我们的设计及仿真大大简化，文中对AWR软件的特色功能和使用方法也进行了阐述和说明。关键词：平衡低噪声放大器3dB电桥AWR小型化设计24目录目录第一章应用工具软件及其特色功能介绍11.1AWR公司介绍11.2AWR的设计环境11.3AWR特色技术简介21.3.1ACE及EXTRACT技术31.3.2AXIEM电磁仿真器31.3.3iNET31.3.4Xmodel3

3、1.3.5iCell3第二章低噪声放大器的理论基础42.1低噪声放大器的研究意义42.2微波低噪声放大器的设计理论42.2.1微波晶体管的分析42.2.2低噪声放大器的技术指标52.2.3增益平坦度72.2.4放大器的稳定性分析82.3平衡式低噪声放大器的原理102.43dB电桥小型化设计的理论分析11第三章指标与选型143.1指标与板材选择143.2低噪声放大器晶体管的选型14第四章仿真设计164.1基于AWR的单支两级放大器的设计164.1.1前级低噪放ATF54143的仿真164.1.2后级低噪放MAG53543的仿真194.1.3单支级联放大器的设计224.2小型化3dB电桥的仿

4、真设计2524目录4.3小型化平衡式LNA设计31第五章实物制作与测量345.1版图绘制345.2实物制作355.3参数测量355.3.1增益的测量355.3.2S11的测量385.3.3NF的测量39第六章总结与致谢4024第一章应用工具软件及其特色功能介绍第一章应用工具软件及其特色功能介绍1.1AWR公司介绍AWR公司软件主要为射频集成电路（RFIC）、多芯片组件（MCM）、含有高频无线电路及系统的印制电路板（PCB）及光电市场所应用。AWR公司提供了一套完整的EDA软件解决方案，真正简化了产品的概念，仿真到生产的整个流程。AWR公司是全球高频电子自动化（EDA）工具的领先供应商与行

5、业领跑者，其EDA产品广泛应用于无线通信设备、半导体、高速计算机、网络系统、汽车移动设备系统及其他各种电子产品的设计与仿真。AWR是位于美国加州的跨国企业，在全球各地均设有开发部门、销售部门、培训中心和经销渠道。AWR公司的产品非常有效地帮助设计者大幅提高设计效率，降低成本。AWR公司不断优化与创新的、具有革命性、前瞻性的产品构架和开放式软件平台，充分显示了公司在射频、微波和毫米波设计应用领域的专业技术与多年的经验积累，它将电子设计自动化的效率提高到一个前所未有的高度，从而也使其在市场上处于遥遥领先的位置。1.2AWR的设计环境AWR设计环境的核心功能是高级的面向对象技术，该技术使得软件

6、紧凑、快速、可靠，当新技术成熟时，可以方便使用新技术提升其性能。AWR，即DesignEnvironment（AWRDE），包括三个强大的工具：VSS（VisualSystemSimulator）、MWO（MicrowaveOffice）和AO（AnalogOffice），它们可以结合在一起，用于创建一个集成的系统和射频，或模拟开发设计环境，可以帮助我们把电路整合于系统设计。VSS软件提供了通信系统端到端的完整的设计优化环境，主要用于设计和分点对点的通信系统，可以设计包括有调制信号、编码方案和信道模块的系统，并对其进行测试；VSS预定义的接收机和发射机可以直接用于仿真。VSS提供了一个实

7、时调谐器，能够在采用VSS设计调谐的同时，查看结果的变化。MWO包含大量的模型，可以用于创建原理图和电磁结构图，及生成相应的版图，利用AWR的三维平面电磁仿真器，并以图表形式显示输出结果，并能调整和优化设计且将其实时显示在版图中。24第一章应用工具软件及其特色功能介绍AO提供了一个单一的设计环境，用以将完整的、功能强大的自上而下、自前端到后端的模拟和射频集成电路工具充分地结合在一起。综上所述，AWR设计环境的基本设计流程如下图所示：