综合实践(论文)
第一章 绪论
1.1 概述
低噪声放大器，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。
1.2 低噪声放大器的应用
噪声放大器(LNA)主要面向移动通信基础设施基站应用，例如收发器无线通信卡、塔顶放大器(TMA)、组合器、中继器以及远端/数字无线宽带头端设备等应用设计，并为低噪声指数(NF, Noise Figure)立下了新标杆。
1.3 本文课程设计实验目的及意义
1.3.1 实验设计目的：
1.了解微波低噪声放大器的概念及原理；
2.了解微波低噪声放大器的技术指标和设计方法；
3.掌握使用ADS软件进行微波有源电路的设计、仿真与优化。
1.3.2 实验设计意义：
低噪声放大器能放大微弱信号，降低噪声干扰。在接收机或各种特定的无线通信系统中，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，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。因此，低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。
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第二章 低噪声放大器基础
2.1 低噪声放大器的功能和指标
一、功能：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，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。
二、指标：主要指标包括：噪声系数，放大增益，输入输出驻波比，反射系数和动态范围等。
2.2 软件设计仿真时注意事项
在进行低噪声放大器的实际设计中，一定要注意一下几点： （1） 放大器中放大管的选择。 （2） 仿真时模型的选择：
（一） 晶体管：
SP模型：属于小信号线性模型，模型中已经带有了确定的直流工作点，和在一定范围内的S参数，仿真时要注意适用范围。SP模型只能得到初步的结果，对于某些应用来说已经足够，不能用来做大信号的仿真，或者直流馈电电路的设计，不能直接生成版图。
大信号模型：可以用来仿真大、小信号，需要自行选择直流工作点，仿真时要加入馈电电路和电源。带有封装的大信号模型可以用来生成版图。 （二）集总参数元件：电容、电阻、电感
在进行电路优化时，可直接选用参数连续变化的模型。
（3）输入输出匹配电路的设计原则。 （4）电路中需要注意的问题：
一般对于低噪声放大器采用高Q值的电感完成偏置和匹配功能，由于电阻会产生附加的热噪声，放大器的输入端尽量避免直接连接到偏置电阻上。
（5）目前低噪声放大器方面的设计手段：LNA基本上采用ADS。
（6）在系统设计最后，需要把这些优化过的元件替换为器件库中系列中的元件才是可以制作电路、生成版图的。替换时选择与优化结果相近的数值，替换后要重新仿真一次，检验电路性能是否因此出现恶化。
下面开始在仿真软件中设计一个基于BJT的低噪声放大器。
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第三章 低噪声放大器的设计与仿真
3.1 晶体管直流工作点的扫描
3.1.1 建立工程
（1）运行ADS2009，选择File ?New Project命令，弹出“New Project”（新建工程）对话框，可以看见对话框中已经存在了默认的工作路径（可以改变）。并且在Project Technology Files栏中选择“ADS Standard：Length unil—millimeter”。
（2）单击OK，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。 注：原理图设计窗口打开之前，会弹出如图3-1窗口。单击Cancel即可。
图3-1
3.1.2 晶体管工作点扫描
（1）File ?New Design?在工程中新建一个原理图。
（2）在新建设计窗口中给新建的原理图命名，这里命名为bjt_curve;并在Schematic Design Temples栏中选择“BJT_curve_tracer”,这是一个专门用来扫描BJT工作点的模板。如图3-2所示。
图3-2
（3）单击OK，此时新的原理图窗口被打开，窗口中已经出现一个专门用于对BJT进行直流工作点扫描的模板，会有系统预先设好的组件和控件，如图3-3。
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对BJT进行工作点扫描的过程就是一个直流仿真的过程，因此模板中的仿真控制器为直流仿真控制器，而扫描的变量是BJT的CE极电压VCE和B极电流IBB。
图3-3
（4）单击工具栏中的Display Component Library List,打开元件库，图3-4。
图3-4
(5)在Component上栏的Serch中,输入41511。
(6)回车查找结束后可以看到这种晶体管的不同模型:以sp为开头的是S参数模型,这种模型不能用来做直流工作点扫描。选择pb开头的模型pb_hp_AT41511_19950125,右键单击该模型，选择Place Component，切换到Design窗口，放入晶体管。
（7）将BJT元件与原来原理图窗口中的BJT_curve_tracer模板原理图按照下图3-5的方式连接起来。由于此晶体管发射极有两个管脚，在此处接一个即可。
图3-5
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