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1、低噪声放大器的设计姓名：####学号：################班级：1########一、设计要求1.中心频率为1.45GHz，带宽为50MHz，即放大器工作在1.40GHz-1.50GHz频率段；2.放大器的噪声系数NF<0.8dB，S11<-10dB，S22<-15dB，增益Gain>15dB。二、低噪声放大器的主要技术指标低噪声放大器的性能主要包括噪声系数、合理的增益和稳定性等。1.噪声系数NF放大器的噪声系数（用分贝表示）定义如下：式中NF为射频/微波器件的噪声系数；，分别为输入端的信号功率和噪声功率；，分别为输出端的信号功率和噪声功率
2、。噪声系数的物理含义是，信号通过放大器后，由于放大器产生噪声，使得信噪比变坏，信噪比下降的倍数就是噪声系数。2.放大器的增益Gain在微波设计中，增益通常被定义为传输给负载的平均功率与信号源的最大资用功率之比：增益的值通常是在固定的频率点上测到的，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Gain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.3.稳定性一个微波管的射频绝对稳定条件是。只有当3个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。一、低噪声放大器的设计步骤1.下载并安
3、装晶体管的库文件(1)由于ADS2008自带的元器件库里并没有ATF54143的元器件模型，所以需要从Avago公司的网站上下载ATF54143.zap,并进入ADS主界面,点击【File】——【UnarchiveProject】进行安装。(2)新建工程ATF54143_LNA_1_prj,执行菜单命令【File】——【Include/RemoveProjects】将ATF54143_prj添加到新建工程中，这样新建工程就能使用器件ATF54143了。2.确定直流工作点低噪声放大器的设计的第一步是设置晶体管的直流工作点。(1)在ADS中执行菜单【Fil
4、e】——【NewDesign】，在弹出的对话框中的SchematicDesignTemplates下拉列表中选择“DC_FET_T”模板，在Name文本框中输入DC_FET_T，单击【OK】，这样DC_FET控件就被放置在原理图中了。(2)在原理图中放置器件ATF54143,设置DC_FET控件的参数并连接原理图如图1所示。图1完整DC_FET_T原理图(3)仿真得到ATF54143的直流特性图如图2所示。(1)根据ATF54143的数据手册，如图3所示，在900MHz时，当Vds=3V,Ids=30mA时Fmin接近最小值，此时增益约为23dB，能满
5、足设计要求，故设置晶体管的直流工作点为Vds=3V,Ids=30mA.图2ATF54143的直流特性图图3ATF54143直流偏置曲线1.偏置电路的设计(1)创建一个新的原理图biascircuit,并在原理图中放入ATF54143的模型和DA_FETBias控件，放入直流源，连接各部件，如图4所示。图4完成后的偏置电路原理图(2)执行菜单命令【DesignGuide】——【Amplifier】，在弹出的对话框中选择TransistorBiasUtility,单击【OK】，在弹出的对话框中设置相关参数（Vdd=5V,Vds=3V,Ids=30mA）,单
6、击【Design】将会弹出BiasNetworkselection对话框，单击【OK】，ADS将自动生成一个偏置电路，如图5所示。图5偏置子电路(3)取R1=33Ohm,R2=224Ohm,R4=26Ohm,新建原理图biascircuit1,画出最终的偏置电路原理图如图6所示。图6偏置电路原理图1.放大器的稳定性分析使用稳定系数也就是K的“StabFact”控件来判断电路的稳定性。只有绝对稳定系数K>1,放大器电路才稳定。(1)新建原理图LNA_schematic_1,在该原理图中添加各种元器件并设置相应参数。注意在放大器的直流和交流通路之间要添加射
7、频扼流电路（直流通路实质上是一个无源低通电路，使直流偏置信号能传输到晶体管引脚，而要抑制射频信号，实际中一般是一个电感加一个旁路电容接地，在此先用扼流电感【DC_Feed】代替。同时直流偏置信号也不能传到两端的Term，需加隔直电容，在此先用隔直电容【DC_Block】代替。）。仿真结果如图7所示。图7最大增益和稳定系数K的曲线从图7中可看出，在1.45GHz时，最大增益为18.89dB,稳定系数为K=1.145，小于1，可见该放大器稳定。(2)使系统稳定的常用方法是添加负反馈，本次设计中将在ATF54143的两个源极加小电感作为负反馈。一般情况下要反
8、复调节反馈电感，使其在整个工作频率范围内稳定。本次设计中Ls最终选为1.28nH。电路图如图8
