基于ads 的低噪声放大器设计与仿真

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1、基于ADS的低噪声放大器设计与仿真一、实验背景和目的41.1低噪声放大器41.1.1概念41.1.2主要功能41.1.3主要应用领域51.2低噪声放大器的研究现状51.3本实验报告的主要研究内容和内容安排6二、低噪声放大器的原理分析与研究72.1低噪声放大器的基本结构72.2低噪声放大器的基本指标72.2.1噪声系数82.2.2增益92.2.3输入输出驻波比92.2.3反射系数92.2.4放大器的动态范围（IIP3）102.3低噪声放大器设计设计的基本原则102.3.1低噪声放大管的选择原则102.3.2输入

2、输出匹配电路的设计原则10三、低噪声放大器的设计143.1放大器设计的主要流程143.2低噪声放大管的选择153.3稳定性计算163.4输入输出匹配电路电路设计173.5偏置电路183.6电路中需要注意的一些问题18四、设计目标20五、ADS软件仿真设计和结论215.1ADS仿真设计215.1.1直流分析DCTRacing215.1.2偏置电路的设计215.1.3稳定性分析225.1.4噪声系数园和输入匹配225.1.5最大增益的输出匹配255.2结论分析30需要仿真源文件，请在空间留言一、设计的背景和目的1

3、.1低噪声放大器在无线通信系统中，为了提高接受信号的灵敏度，一般在接收机前端放置低噪声放大器用来提高增益并降低系统的噪声系数。1.1.1概念低噪声放大器是噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示。理想放大器的噪声系数F＝1（0分贝），其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。现代的低噪声放大器大

4、多采用晶体管、场效应晶体管；微波低噪声放大器则采用变容二极管参量放大器，常温参放的噪声温度Te可低于几十度(绝对温度)，致冷参量放大器可达20K以下，砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛，其噪声系数可低于2分贝。放大器的噪声系数还与晶体管的工作状态以及信源内阻有关。在工作频率和信源内阻均给定的情况下，噪声系数也和晶体管直流工作点有关。为了兼顾低噪声和高增益的要求，常采用共发射极一共基极级联的低噪声放大电路。1.1.2主要功能随着通讯工业的飞速发展，人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高，功率辐射

5、小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，我们知道，系统接收灵敏度的计算公式如下：S=-174+NF+10㏒BW+S/N由上式可见，在各种特定（带宽、解调S/N已定）的无线通讯系统中，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NF，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。低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据，所以低噪声放大器的设计对整个接收机

6、来说是至关重要的。1.1.3主要应用领域低噪声放大器可以使接收机接受的的微弱信号放大，并降低噪声的干扰，无失真的将信号放大传给下一级电路，是通信系统中重要的前端必备电路，因此低噪声放大器广泛应用于微波通信、GPS接收机、遥感遥控、雷达、电子对抗及各种高精度测量系统等领域中，是现代IC技术发展中必不可少的重要电路。1.2低噪声放大器的研究现状随着半导体器件的发展，低噪声放大器的性能不断提高，采用PHEMT场效应晶体管的低噪声放大器的在800MHz频段噪声系数可达到0.4dB,增益约17dB左右，1900MHz频

7、段噪声系数可达到0.6增益为15dB左右。微波晶体管是较晚开发的三电极半导体器件,由于其性能优越.迅速获得了广泛应用.并不断地向高频率、大功率、集成化推进.基本作用是放大器，已基本上取代了参放.部分地代替行数.在其它电路中也可使用,如:混频器,倍频器,振荡器,开关等.目前,广泛应用及有前景的元件主要有以下五种.◢BJT双极结晶体管是普通三极管向射频与微波频段的发展。使用最多的等效电路模型是Gummel-Poon模型，之后出现了VBIC模型，MEXTRAM模型和Philips模型。VBIC模型是Gummel-P

8、oon模型的发展伸；MEXTRAM模型零极点少，故比Philips模型收敛快。◢MOSFET金属氧化物场效应管在2.5GHZ以下频段应用的越来越多。双扩散金属氧化物半导体DMOS是CMOS晶体管向高频的发展,侧面双扩散金属氧化物半导体LDMOS器件是大功率微波放大器件。SPICE给出了双极型CMOS的非线性模型Bi-CMOS,Bi-CMOS模型包括了同一硅片上的BJTs,N型MOSFET和P型MOS