基于ADS 的低噪声放大器设计与仿真

基于ADS的低噪声放大器设计与

仿真

一、实验背景和目的............................................................................................ 4

1.1 低噪声放大器....................................................................................... 4

1.1.1 概念............................................................................................ 4 1.1.2 主要功能.................................................................................... 4 1.1.3 主要应用领域............................................................................ 5 1.2 低噪声放大器的研究现状................................................................... 5 1.3 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.............................................................. 7

2.1 低噪声放大器的基本结构................................................................... 7 2.2 低噪声放大器的基本指标 .................................................................. 7

2.2.1 噪声系数.................................................................................... 8 2.2.2 增益............................................................................................ 9 2.2.3 输入输出驻波比........................................................................ 9 2.2.3 反射系数 ................................................................................... 9 2.2.4 放大器的动态范围（IIP3） ................................................... 10 2.3 低噪声放大器设计设计的基本原则................................................. 10

2.3.1 低噪声放大管的选择原则...................................................... 10 2.3.2 输入输出匹配电路的设计原则.............................................. 10

三、低噪声放大器的设计.................................................................................. 14

3.1 放大器设计的主要流程..................................................................... 14 3.2 低噪声放大管的选择......................................................................... 15 3.3 稳定性计算......................................................................................... 16 3.4 输入输出匹配电路电路设计............................................................. 17 3.5 偏置电路............................................................................................. 18 3.6 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......................................................................... 21

5.1 ADS仿真设计.................................................................................... 21

5.1.1 直流分析DC TRacing ............................................................ 21 5.1.2 偏置电路的设计........................................................................ 21 5.1.3稳定性分析................................................................................. 22 5.1.4噪声系数园和输入匹配............................................................. 22 5.1.5最大增益的输出匹配................................................................. 25 5.2 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

1.1 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