毕业论文
基于ADS的低噪声放大器设计与仿真
一、实验背景和目的3
...
1.1 低噪声放大器3
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容和容安排7 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8
2.2.1 噪声系数9 2.2.2 增益10
2.2.3 输入输出驻波比10 2.2.3 反射系数11
2.2.4 放大器的动态围（IIP3）11 2.3 低噪声放大器设计设计的基本原则11
2.3.1 低噪声放大管的选择原则11 2.3.2 输入输出匹配电路的设计原则12
三、低噪声放大器的设计16
3.1 放大器设计的主要流程16 3.2 低噪声放大管的选择17 3.3 稳定性计算20
3.4 输入输出匹配电路电路设计21
...
3.5 偏置电路21
3.6 电路中需要注意的一些问题22 四、设计目标23
五、ADS软件仿真设计和结论24
5.1 ADS仿真设计24
5.1.1 直流分析DC TRacing24 5.1.2 偏置电路的设计24 5.1.3稳定性分析25
5.1.4噪声系数园和输入匹配25 5.1.5最大增益的输出匹配28 5.2 结论分析34
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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。
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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阻有关。在工作频率和信源阻均给定的情况下，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
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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-Poon模型的发展伸；MEXTRAM模型零极点少，故比Philips模型收敛快。
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