射频微波电路仿真、设计与测量竞赛报告

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1、第一届射频微波电路仿真、设计与测量竞赛题目：平衡式低噪声放大器学校：院系：信息科学与工程学院专业：电磁场与微波技术成员：日期：2012-10-20摘要本文主要介绍了X波段平衡式低噪声放大器的仿真、设计与测量。首先是确定低噪声放大器的各项指标，根据指标进行选择放大器晶体管为MGF4941AL及介质板材料ROGERS公司的RO4003C。利用MWO软件进行低噪声放大器的仿真优化，对于MWO的仿真过程本文将进行详细介绍。最后进行实物制作和测量，并将测量结果与仿真结果对比，分析差异和存在的问题，从测量结果中分析设计中存在的问题及改进方案。关键字：X波段；低噪声放大器；MWO目录1Microwave

2、Office简介12指标与选型22.1设计指标：22.2板材的选型：22.3低噪声放大器晶体管选型33仿真设计43.1稳定性分析43.2匹配网络设计43.3单支放大电路的设计73.43dB电桥的设计83.5平衡结构的设计与仿真103.6PassiveBias的设计113.7低噪声放大器的设计与仿真114实物制作与测量134.1实物制作134.2参数测量134.2.1S参数的测量144.2.2噪声系数的测量144.2.3测量结果分析16总结16参考文献171MicrowaveOffice简介AWRCorporation，全球射频/微波EDA软件的创新领跑者，其产品包括MicrowaveOff

3、ice™,VisualSystemSimulator™,AXIEM®和AnalogOffice®。2011版本通过向客户提供了新特性并在功能方面进行增强，从而减少了高频MMIC,MIC,RFIC,RF印刷电路板和模块设计者的等待时间并大大提高了其设计效率。MicrowaveOffice，是AWR公司推出的微波EDA软件，为微波平面电路设计提供了最完整,最快速和最精确的解答。它是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。对于由集总元件构成的电路，用电路的方法来处理较为简便；该软件设有"VoltaireXL"的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题。而对于由具体的微带几何图形构成的分

4、布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效；该软件采用的是"EMSight"的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。"VoltaireXL"模拟器内设一个元件库，在建立电路模型时，可以调出微波电路所用的元件，其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电路、微带线、带状线、同轴线等等，非线性器件有双极晶体管，场效应晶体管，二极管等等。"EMSight"模拟器是一个三维电磁场模拟程序包，可用于平面高频电路和天线结构的分析。特点是把修正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面(GUI）技术结合起来，使得计算速度加快许多。MWO可以分析射频集成电路(RFIC）、微波单片集成电路(MMIC）、微带贴片天

5、线和高速印制电路(PCB）等电路的电气特性。MicrowaveOffice提供了无与伦比的用户体验，它无缝整合了业界最强大的创新的工具使得用户可以在最短的时间内以最大的灵活性把您的设计转变为现实。从电路图设计，综合到仿真，优化，版图，提取以及验证，MicrowaveOffice设计环境都能展示最准确的结果，最快的速度，提供与第三方工具的进行无缝整合的能力。Microwaveoffice的特点：1.处理大规模与强非线性电路的APLAC射频谐波平衡仿真器2.APLAC高性能求解器：包含与瞬态求解器进行协作的谐波平衡分析，3.多速率谐波平衡分析，和瞬态/时域仿真4.对互连线进行建模的自动电路提取

6、技术（ACE)5.对预先设计提供快速电磁仿真的AXIEM平面三维电磁分析工具6.支持多种T&M非线性模型7.智能网络(iNets)射频互连模拟与分析工具8.多PDK技术可对集成电路（IC），封装（PACKAGE）9.和印刷电路板(PCB)进行同时仿真10.通过电磁接口使用获得专利的Xmodels模型11.支持多核电脑的Emsight1712.利用电磁接口对第三方工具实现整合13.可利用ERC/DRC/LVS工具，如Calibre和ICED14.与VisualSystemSimulator设计套装实现无缝整合2指标与选型2.1设计指标：（1）中心频率10.5GHz，带宽200MHz；（2）增

7、益大于20dB；（3）噪声系数小于1.2dB；（4）输入驻波比小于1.5；（5）增益平坦度小于1dB。2.2板材的选型：出于对成本及性能的折中，决定采用ROGERS公司的RO4003C板材，板厚0.508mm，其10GHz处的损耗角为0.0029。查阅ROGERS公司相关技术手册，对介质损耗经行前期评估。结构如图1.1和图1.2所示。图1.1各种板材50ohm微带线每英寸的损耗图1.2RO4003C的损耗情况17虽然厂商