低噪声放大器芯片测试的解决方案
一种高增益低噪声低功率跨阻放大器的设计与实现
第３２卷 第３期２００９年６月电子器件ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌＯｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌ．３２ Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２００９ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＨｉｇｈＧａｉｎＬｏｗＮｏｉｓｅａｎｄＬｏｗＰｏｗｅｒＴｒａｎｓ－ＩｍｐｅｄａｎｃｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ倡ＴＡＮＧＬｉｔｉａｎ，ＺＨＡＮＧＨａｉｙｉｎｇ倡，ＨＵＡＮＧＱｉｎｇｈｕａ，ＬＩＸｉａｏ，ＹＩＮＪｕｎｊｉａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｈｉｇｈｇａｉｎ，ｌｏｗｎｏｉｓｅａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｕｓｉｎｇＴＳＭＣ０．１８μｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｉｍｉｎｇａｔｓｏｍｅｐｒａｃｔｉｃｅｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｈａｖｉｎｇａｈｉｇｈｐａｒａｓｉｔｉｃｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆ３ｐＦ，ＲＧＣｉｎｐｕｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｏｕｔｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｇｏｏｄｔｒａｄｅｏｆｆｂｅｔｗｅｅｎｇａｉｎ，ｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｎｏｉｓｅ，ｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅａｎｄｌｏｗｅｒｐｏｗｅｒｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ：ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｅｎｄｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅｇａｉｎｉｓ７８ｄＢ・Ω，ｔｈｅ－３ｄＢｂａｎｄ－ｗｉｄｔｈｉｓｂｅｙｏｎｄ３００ＭＨｚ，ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙａｔ１００ＭＨｚｉｓ６．３ｐＡ／Ｈｚ，ａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｓｏｎｌｙ１４．４ｍＷ．Ｔｈｅｄｉｅｓｉｚｅ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｌｌｔｈｅＰＡＤｓ）ｉｓａｓｓｍａｌｌａｓ５００μｍ×４６０μｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｒｅｇｕｌａｔｅｄｃａｓｃｏｄｅ（ＲＧＣ）；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙ；０．１８μｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥＥＡＣＣ：２５７０Ｄ；１２２０；５２３０一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器设计与实现倡唐立田，张海英倡，黄清华，李 潇，尹军舰（中国科学院微电子研究所微波器件与电路研究室，北京１０００２９）收稿日期：２００９－０２－２０基金项目：国家自然科学基金资助（６０２７６０２１）；国家重点基础研究发展规划项目资助（Ｇ２００２ＣＢ３１１９０１）作者简介：唐立田（１９８３－），男，目前为中国科学院微电子研究所硕士研究生，主要研究方向为模拟与射频集成电路设计，ｔａｎｇ２００３８３１＠１６３．ｃｏｍ；张海英，女，研究员，中科院微电子所微波器件与集成电路实验室副主任，ｚｈａｎｇｈａｉｙｉｎｇ＠ｉｍｅ．ａｃ．ｃｎ摘 要：采用ＴＳＭＣ０．１８μｍＣＭＯＳ工艺设计并实现了一种高增益、低噪声和低功耗跨阻放大器。
低噪声放大器设计与优化
效率优化技术
功耗优化
根据低噪声放大器的性能需求，合理选择工作电 压和工作电流，降低功耗，提高能源利用效率。
偏置电路优化
设计高效稳定的偏置电路，为低噪声放大器提供 稳定的静态工作点，减小失真和功耗。
拓扑结构优化
采用合适的电路拓扑结构，如共栅、共源等结构 ，提高低噪声放大器的效率。
可靠性优化技术
元器件筛选与降额设计
噪声抑制的需求
在复杂电磁环境中，低噪声放大器的 性能直接关系到接收信号的质量，因 此对低噪声放大器的设计和优化具有 重要意义。
研究目的和意义
提高接收灵敏度
促进技术创新
通过对低噪声放大器的优化设计，可 以显著提高接收机的灵敏度，从而扩 大通信系统的覆盖范围和传输速率。
对低噪声放大器的研究有助于推动相 关领域的技术创新和进步，促进无线 通信技术的持续发展。
低噪声放大器设计与优 化
作者：XXX
20XX-XX-XX
CONTENTS 目录
• 引言 • 低噪声放大器的基本原理 • 低噪声放大器的设计方法 • 低噪声放大器的优化技术 • 实验与测试 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
背景介绍
无线通信系统的发展
随着无线通信技术的快速发展，低噪 声放大器在接收机前端扮演着至关重 要的作用，对整个通信系统的性能产 生重要影响。
放大器的性能指标包括增益、 带宽、噪声系数、线性范围等 。
低噪声放大器的特性
低噪声放大器是一种特殊的放大器，其噪声系数较低，能够提供更好的信号质量。
低噪声放大器通常用于接收机前端，以减小接收信号中的噪声干扰，提高信号的信 噪比。
低噪声放大器的增益较高，能够提供足够的信号幅度，同时保持较低的噪声系数。
低频低噪声高增益放大器
低频低噪声高增益放大器——设计与报告总结2022年7月15日目录：一．方案设计与论证A.题目要求和指标分析B.信号源部分C.前级放大部分D.滤波器部分E.压控放大模块F.功率放大模块G.负反响放大模块二．电路设计A.整体电路设计B.信号源部分C.前级放大部分D.滤波器部分E.压控放大部分F.功率放大部分G.负反响部分三．测试方法与测试结果a.仿真部分b.实测部分本次设计是以vca810，op07，tda2030，msp430为核心器件的低频低噪声放大器。
带宽为3kHz~5kHz,电压放大系数可达200~2000倍，能保证波形不失真，噪声系数小，性能良好。
信号由自制正弦波振荡器产生，经过前级放大，再经vca810进展压控放大，而后经过3阶有源切比雪夫带通滤波器，最后经过tda2030为核心的功率放大器，输出给负载。
而由Msp430单片机进展AD采样和DA输出，实现负反响。
设计方案具有放大倍数高，预置步长小，低噪声，数字显示精度高等特点，到达了设计要求，实在可行。
一．方案论证1.题目要求和指标分析根据题目要求，设计方案应该实现电压放大，预置步进，数字显示，并且信号的通频带要在3kHz~5kHz,低噪声。
综合各项设计指标，将该系统设计为以下模块：信号发生模块，前级放大模块，步进放大模块，滤波器模块，功率放大模块，反响模块；详细设计框图如下：2. 信号源部分方案1：以为LM358为核心的正弦波振荡器，优点是元器件少，本钱低，稳定性好，失真度小，幅度频率可调，常用于音频电路。
方案2：采用555芯片设计，由555定时器所构成的多谐振荡器产生方波，方波经过积分电路产生三角波，三角波再经过差分放大电路的非线性转换产生正弦波。
设计过程较繁琐。
方案3：采用ICL8038芯片设计，该芯片是专用的函数发生芯片，波形原理上和555类似，集成度高，可以很好的实现波形的产生，且稳定度高，失真低，但本钱较高。
充分考虑本钱，设计难易，以及设计要求等指标，选择方案1；3. 前级放大部分方案1：利用低噪声运放OP37搭建的同相放大器，元件少，放大效果明显，原理简单，是目前最为常见的放大模块。
微波限幅低噪声放大器研究进展
微波限幅低噪声放大器研究进展摘要：最近几年，毫米波通信技术在生活中的各个领域发展都很迅速。
在无线通信毫米波发射机中低噪声放大器具有非常重要的地位。
为保护低噪声放大器研究者会在放大器前端添加限幅器模块。
论文介绍了限幅低噪声放大器的工作原理和国内外研究进展。
关键字：限幅；低噪声；放大器1前言近年来，半导体工艺技术和高速无线通信技术的快速发展促进了毫米波技术日趋成熟，毫米波通信技术在生活中的各个领域大展拳脚。
毫米波在很多领域都有所应用且前景广阔。
GaAs工艺在性能方面比CMOS要高，所以现下主流的收发机都是采用GaAs工艺。
6GHz以下频率因为无线通信技术已经占用很多频谱资源，所以现在能继续开发的频谱资源已经很少了，在频谱资源如此拥挤的今天，各个频段之间的干扰也越来越严重。
现今人们要求传输速度越来越快，倒逼无线通信技术向频率更高的毫米波频段发展。
毫米波波长在1-10mm之间，与之对应的频段范围是30-300GHz，毫米波依靠波长短，穿透力强等特点在医学检测，汽车自动驾驶等领域得到广泛应用。
2限幅低噪声放大器的工作原理和研究进展放大器作为毫米波收发系统的重要组成部分，可以实现信号放大。
在放大器分类中，低噪声放大器（LNA）是所有种类中用途较广的一种。
在设计LNA时需要考量的指标有很多，这些指标中最重要的是噪声和线性度，噪声和线性度可以直接反映整个电路系统的灵敏度和动态范围。
信噪比过高也会大幅度降低带宽，在这样拥挤的带宽环境下，降低信噪比就显得尤为重要。
信噪比又由系统噪声直接控制，这个指标也是由低噪声放大器所决定。
另外，当输入功率较大时，低噪声放大器中的有源器件耐功率普遍较低，有些高功率雷达的收发系统共用一个天线，这个天线兼备发射与接收功能。
但是发射机的功率往往很高，通常在几千瓦到几万瓦之间，发射机与接收机的频段又非常接近，接收机就会耦合到一些发射机发射的大功率信号，即使这部分信号只占发射机整体信号很小一部分，但是对接收机也是致命的。
X波段单片低噪声放大器芯片
X波段单片低噪声放大器芯片①彭龙新1,23,周正林2,蒋幼泉2,林金庭2,魏同立1(1.东南大学微电子中心,江苏南京210096;2.南京电子器件研究所,江苏南京210016)摘要:报道了X波段0.5μm G aAs PHE MT全单片低噪声放大器芯片。
该放大器芯片由四级级联放大电路构成。
芯片面积为2.43×1.85mm2。
该放大器芯片在通带内测试结果为:在工作条件V D=5V(I D≤100mA)下,增益>26dB,噪声系数≤2.2dB,输入、输出电压驻波比<1.6∶1,平坦度≤±1dB,1dB压缩功率≥15dB・m,相位一致性≤±3°,幅度一致性≤±0.5dB。
芯片尺寸为2.43mm×1.85mm。
关键词:微波单片集成电路;赝配高电子迁移率晶体管;低噪声放大器中图分类号:T N722.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2004)03-0484-03 随着M MIC技术的日趋成熟,M MIC元件体积小、重量轻、可靠性好、一致性好、成本低等优势得到了充分的发挥。
这为相控阵雷达的小型化、实用化提供了保证。
本文报道的X波单片段低噪声放大器,其噪声系数小,增益高,输入输出电压驻波好,相位线性度好,幅相一致性好,成品率高,可批量生产,其性能指标完全满足相控阵雷达T/R 组件的要求。
1 电路设计及单片工艺该单片低噪声放大器的电路设计中采取了集总和分布参数电路混合匹配。
为了实现大于26dB 的增益,该单片采用了四级级联放大电路。
第一级电路主要解决噪声系数,功率增益和输入驻波比。
第二级电路主要解决功率增益匹配同时兼顾噪声系数。
三、四级电路主要解决功率增益匹配和输出驻波比。
为了使用方便,每一级都采用自偏电路设计。
该放大器输入输出端通过电容隔直,可靠性高。
电路原理图见图1。
在PHE MT源端增加电感引入串联反馈,这样,放大器获得低噪声系数的同时也有良好的电压驻波比。
低噪声放大器 测试方法
低噪声放大器测试方法1.引言1.1 概述低噪声放大器是一种在电子设备中广泛应用的重要组件，其主要功能是放大输入信号并保持较低的信号噪声水平。
在很多应用领域中，特别是在通信系统、雷达系统和传感器等领域中，低噪声放大器的性能对整个系统的工作稳定性和灵敏度起着至关重要的作用。
低噪声放大器的设计目标是在尽可能放大输入信号的同时，尽量减少额外的噪声引入。
这就要求设计人员在选择合适的材料、电路拓扑和组件参数时，综合考虑放大器的增益和噪声性能。
为了确保低噪声放大器的工作稳定性和可靠性，需要对其进行严格的测试和评估。
本文将介绍低噪声放大器测试的方法。
首先，我们将详细讨论测试方法的选择标准，包括测试设备的选择、测试环境的搭建以及测试参数的设置等。
然后，我们将介绍常用的低噪声放大器测试方法，包括噪声系数测试、增益测试和输入输出阻抗测试等。
针对每种测试方法，我们将详细介绍其原理、测试步骤以及数据分析方法。
通过本文的学习，读者将能够全面了解低噪声放大器测试的方法和技巧，能够准确评估和验证低噪声放大器的性能。
同时，本文还将提供一些实用的测试经验和建议，帮助读者在实际应用中更好地设计和应用低噪声放大器。
综上所述，本文旨在为读者提供关于低噪声放大器测试方法的详细介绍，帮助读者掌握低噪声放大器测试的技巧，提高低噪声放大器的设计和应用水平。
1.2 文章结构文章结构的设计是为了让读者能够清晰地了解整篇文章的组织和内容安排。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分（1.1）首先会对低噪声放大器进行概述，介绍该技术的基本概念和应用领域。
接下来，会简要介绍文章的结构，包括每个部分的内容和组织方式。
最后，会明确本文的目的，即介绍低噪声放大器的测试方法。
引言部分的目的是引起读者的兴趣，提供一个整体的框架，帮助读者了解本文的主要内容。
正文部分（2.1和2.2）是本文的重点，将详细介绍低噪声放大器的定义、重要性和基本原理。
在2.1部分，会详细解释低噪声放大器的概念，并探讨其在实际应用中的重要性和优势。
微弱信号检测的超低噪音宽带放大器设计
产能经济微弱信号检测的超低噪音宽带放大器设计秦正波 任羊弟 王 辉 安徽师范大学物理与电子信息学院摘要：本文简要报道了微型超低噪音宽带快电荷灵敏前置放大器。
该放大器主要采用高增益宽带低噪音电压反馈型集成运放芯片OPA847，其低电压输入噪音低至0.85nV/Hz1/2, 带宽高至3.9GHz。
整个成本低至数百元，是同类型产品的1/10或更少，该前置放大器具有电路结构简单、紧凑，超高速，极低噪音，超高稳定性等优点。
经实验测试，该放大器能有效进行微弱信号的放大和噪音的抑制，可广泛应用于普通物理实验的光电探测的前置放大，科研上也具有较可观的应用前景。
关键词：微弱信号检测；前置放大器；超低噪音中图分类号：TN722 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)007-0339-02The design of an ultra-low-noise wideband amplifier for the weak signal measurementQIN Zheng-bo，REN Yang-di，WANG Hui(Department of Physics, Anhui Normal University, Wuhu 241000, Anhui, China)Abstract: A miniature, ultra-low-noise, and high-sensitivity preamplifier has been introduced in brief in this paper. The design is adopted which mainly combines a high-gain bandwidth, low-noise, voltage-feedback operational amplifier OPA847. The input voltage noise density reaches to as low as 0.85nV/Hz1/2 and bandwidth gets up to 3.9 GHz. The device costs only several hundred yuan, which is less than one tenth of cost for similar products. The preamplifier has the advantage of simple, compact, super-high speed, ultra-low noise and super-high stability et al. The amplifier has the function of the gain of weak signal and suppression of noise after testing. It is applied to the amplification of photoelectric detection and has the application foreground for scientific research.Key words: weak signal detection; pre-amplifier; ultra-low-noise引言在大学物理实验中的光电测量，光信息传输实验中的微弱信号检测或者飞行时间质谱实验中的质谱检测，无论光谱测量中使用的光电倍增管[1]，还是质谱实验中使用的微通道板[2-3]，最终输出的都是脉冲电子流，尤其是电子流具有瞬态性和高速性(10-9秒)，而普通的低带宽的放大器无法有效的进行高速电子脉冲信号的放大，并且会造成时间积分上的拉宽，造成信号损失乃至丢失，最终可能不为采集装置所采集，因此从检测器上所获得的微弱信号，需要经过前置放大器进行预放大才可以被瞬态采集卡或者示波器进行信号采集及数据处理。
2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制
2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制文晓敏;李斌【摘要】低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的灵敏度和噪声有至关重要的影响。
采用OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究和设计了一款工作频率为2~18 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为2 mm×1 mm。
放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示,全频带增益大于28 dB,噪声温度平均值为93 K,直流功耗150 mW,无条件稳定。
该放大器芯片覆盖了射电天文S,C,X,Ku 4个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和毫米波段超宽带中频放大模块。
【期刊名称】《天文研究与技术－国家天文台台刊》【年(卷),期】2019(16)3【总页数】7页(P278-284)【关键词】低噪声放大器;GaAs;mHEMT;超宽带;单片微波集成电路【作者】文晓敏;李斌【作者单位】中国科学院上海天文台,上海200030;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TN722.3作为射电天文望远镜接收机前端的核心器件，低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)不仅要将天线接收到的来自外太空的微弱信号进行低噪声放大，还要求具有较高的增益抑制后级链路的噪声，保持接收系统的灵敏度。
单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMIC)形式的低噪声放大器芯片是实现超宽带、低噪声、高增益器件的重要途径。
变组分高电子迁移率晶体管(Metamorphic High-eletron-mobility Transistor, mHEMT) 具有高频、高功率及噪声性能好的优点，广泛应用于雷达、遥感、辐射测量等领域[1]。
本文设计单片微波集成电路低噪声放大器芯片所用的OMMIC D007IH mHEMT工艺，拥有70 nm栅长和高掺铟沟道，在组分缓变的缓冲层上生长高铟浓度的外延活跃层，从而实现与砷化镓(GaAs)衬底的平稳过渡，因而使其具有极低的噪声和超高频特性[2]。
测量放大器实验报告
测量放大器实验报告一、系统功能及性能指标500~1A VD = V 10U 0±= f =0~10HZ ΩM R id 2≥id U =V V 5.7~5.7-+时，510>CMR K 500=VD A 时，噪声电压峰峰值< 1V电路类型：测量放大器二、实验目的本实验是学习测量放大器的设计方法和掌握测量放大器的调试方法。
其中，测量放大器称为仪表放大器或数据放大器，是对微信号进行测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱电压信号的放大，要求有较高的输入电阻来减少测量的误差和被测电路的影响。
通过实验，熟悉OP07的参数和应用，掌握电路设计调试的基本流程和方法，通过分析和计算完成实验的内容。
三、实验要求图（1）1、差模电压放大倍数500A=，可手动调节；1~VD2、最大输出电压为±10V，非线性误差< 0.5％；3、在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制5K；>10CMR4、在500=A时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；VD4、通频带0～10Hz；5、直流电压放大器的差模输入电阻≥2MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）。
四、方案论证在测量放大器的设计中，第一级应采用两个集成运放OP07同向并联接入，组成同相的差动放大器，因为这样可以增强共模抑制能力。
其中，要求两个运放的输入阻抗，共模抑制比，开环增益一致，这样才能保证具有差模和共模电阻大，还能保证使两运放的共模增益和失调及漂移产生的误差相互的抵消。
在第二级中，为了阻止共模信号的传递，差分放大电路在同向并联电路之后再接上一个OP07，从而使双端输出变成单端输出。
在输出端接一个电位器，使得电压放大倍数改变，实现放大倍数500A1~=可调，从而完成本实验的要求。
VD六、OP07芯片手册OP07简介：OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
具有低失调、低漂移、低噪声、偏置电流小等优点。
SOICMOS低噪声放大器的研究与设计
SOICMOS低噪声放大器的研究与设计目录摘要........................................................................................................................... (I)Abstract .............................................................................................................. .....................II 目录........................................................................................................................... .. (III)CONTENTS ........................................................................................................ .................. VI 第一章绪论. (1)1.1课题研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.3本文主要工作及组织结构 (4)第二章低噪声放大器的理论基础 (6)2.1双端口网络 (6)2.1.1 阻抗参量 (6)2.1.2 导纳参量 (7)2.1.3 散射参量 (7)2.2噪声的类型 (9)2.2.1 电阻的噪声 (9)2.2.2 MOS晶体管的噪声 (9)2.3低噪声放大器的性能指标 (10)2.3.1 噪声系数 (10)2.3.2增益 (11)2.3.3 回波损耗 (11)2.3.4线性度 (12)2.4低噪声放大器的匹配网络 (14)2.4.1 匹配网络的类型 (14)2.4.2 功率匹配与噪声匹配 (15)2.5低噪声放大器的常见结构 (16)2.5.1 共源放大器结构 (16)2.5.2 共栅放大器结构 (17)2.5.3 反馈放大器结构 (18)2.6小结 (18)第三章器件特性与版图工艺 (20)3.1SOI技术的特性 (20)3.2SOI技术的应用 (21)3.2.1 降低衬底串扰 (21)3.2.2 降低衬底损耗 (22)3.3无源器件的射频特性 (23)3.4器件工艺参数与版图 (24)3.4.1 器件的工艺参数 (24)3.4.2 器件的版图 (25)3.5小结 (27)第四章S波段低噪声放大器的设计 (28) 4.1低噪声放大器的设计流程 (28)4.2低噪声放大器的电路结构 (29)4.2.1 共源共栅结构 (30)4.2.2 反馈网络 (32)4.3低噪声放大器的设计 (32)4.3.1 晶体管尺寸的选择 (33)4.3.2 直流工作点的确定 (33)4.3.3 偏置电路的设计 (34)4.3.4 匹配网络的实现 (36)4.4原理图的仿真 (38)4.4.1 第一级放大电路的仿真 (38)4.4.2 第二级放大电路的仿真 (40)4.4.3 整个放大电路的仿真 (41)4.5小结 (43)第五章低噪声放大器的实现 (44)5.1版图设计的基本流程 (44)5.2低噪声放大器版图的设计 (45)5.3低噪声放大器基板的设计 (45)5.4电磁仿真 (46)5.4.1 二维电磁仿真 (47)5.4.2 三维电磁仿真 (47)5.5测试结果与分析 (49)5.5.1 S参数测试结果 (50)5.5.2 噪声系数测试结果 (51)5.5.3 输出三阶交调点测试结果 (51)5.6小结 (52)总结与展望 (53)参考文献 (55)攻读硕士学位期间发表的论文 (58)学位论文独创性声明 (59)致谢 (60)CONTENTSChinese Abstract............................................................................................................... . (I)Abstract .............................................................................................................. .....................II Chinese Contents ............................................................................................................ (III)CONTENTS ........................................................................................................ .................. VI Chapter 1 Introduction . (1)1.1 Background and Significance (1)1.2Research status home and abroad (3)1.3 Main contents and organizational structure (4) Chapter 2 Basic theory of low noise amplifiers (6)2.1Two-port network (6)2.1.1 Impedance parameters (6)2.1.2 Admittance parameter (7)2.1.3 Scattering parameters (7)2.2Noise types (9)2.2.1 Noise of resistor (9)2.2.2 Noise of MOS transistor (9)2.3Specifications of low noise amplifiers (10)2.3.1 Noise figure (10)2.3.2 Gain (11)2.3.3 Return loss (11)2.3.4 Linearity (12)2.4Matching network of low noise amplifiers (14)2.4.1 Types of matching networks (14)2.4.2 Power matching and nosie matching (15)2.5Common structure of low noise amplifiers (16)2.5.1 Common-source structure (16)2.5.2 Common-gate structure (17)2.5.3 Feedback structure (18)2.6Summary (18)Chapter 3 Device characteristics and layout technology (20) 3.1Characteristics of SOI technology (20)3.2 Application of SOI technology (21)3.2.1 Reduce substrate crosstalk (21)3.2.2 Reduce substrate crosstalk (22)3.3RF characterization of passive device (23)3.4Process parameters and device layout (24)3.4.1 Process parameters (24)3.4.2 Device layout (25)3.5Summary (27)Chapter 4 Design of S band low noise amplifier (28)4.1Design flow of low noise amplifier (28)4.2Circuit structure of low noise amplifier (29)4.2.1 Cascade circuit (30)4.2.2 Feedback networks (32)4.3Design of low noise amplifier (32)4.3.1 Choice of transistors size (33)4.3.2 Determination of DC working points (33)4.3.3 Design of bias circuit (34)4.3.4 Implementation of Broadband matching network (36) 4.4Simulation of schematic (38)4.4.1 Simulation of first level amplifier circuit (38)4.4.2 Simulation of second level amplifier circuit (40)4.4.3 Simulation of entire amplifier circuit (41)4.5Summary (43)Chapter 5 Implementation of low noise amplifier (44)5.1Basic design flow of layout (44)5.2Layout design of low noise amplifier (45)5.3laminate design of low noise amplifier (45)5.4 Electricity simulation (46)5.4.1 Simulation of 2D electromagnetic (47)5.4.2 Simulation of 3D electromagnetic (47)5.5Measure results and analysis (49)5.5.1 S parameter measure results (50)5.5.2 Noise figure measure results (51)5.5.3 OIP3 measure results (51)5.6Summary (52)Conclusion and Expectation (53)Reference (55)Publications during Master Study (58) Aannouncement of Original Creation (59) Acknowledgements (60)。
微型核_低噪声放大器的设计与仿真
-1-第1章绪论1.1课题背景及来源近年来，随着微电子、微机械和高级材料等新技术的迅速发展，小卫星的研究正在向体积小、质量轻、功能密度高的方向发展。
星载通信系统是小卫星上最重要最基本的组成部分。
它必须满足我国地面测控站的基本要求，以及体积小、重量轻和功耗低等其它要求。
“微型核”是卫星技术研究所在航天器设计理论中引入的新概念。
在“微型核”的概念中，信息电子系统集成了传统卫星平台设计中的各分系统电子功能部件，一体化设计思想成为其主导的设计原则。
其中，SoC(System on Chip)设计在电子领域的长足进步为“微型核”概念打下了坚实的基础。
“微型核”通信系统作为小卫星平台的一部分，是小卫星上转发无线电信号的通信设备。
星载计算机、通信控制器等核心单元与RFIC、LNA及PA等组成的射频单元有机组合，可实现星间或星地通信功能，构成一个完整的、微型化的通信电子系统。
因此，研究基于SoC技术的“微型核”，减小了卫星的体积并大大提高了小卫星的有效载荷，对我国卫星电子系统的国产化、小型化、低功耗、多功能、高性能和高可靠性具有重要的意义。
根据传统的划分原则，通信系统RF前端部分包括RF滤波器、LNA、Mixer、PLL、AGC及HPA等。
对于射频部分，如何将这些部件集成到一个芯片内，同时适应空间环境下星间通信以及星地通信正常工作的需求还存在很多设计的难点。
鉴于“微型核”空间通信并兼顾星地通信应用，其RFIC的技术指标选择在ISM波段，数据传输速率250Kbps，采用GFSK的调制解调方式，输出功率≥250mW，通信距离在几百公里到几千公里范围内。
到目前为止，国内外虽然有对整个单片收发机的研究[1～2]，但还没有此类功能芯片研制成功的相关报道。
典型的蓝牙技术应用的RFIC模块发射功率在10mW左右[3]，作为远距离测控通信应用比较困难。
本课题来源于973“微型核”新机理、新概念的研究项目，目的是根据航天应用的要求并结合目前微电子的工艺现状，采用硅CMOS技术在2.4～2.5GHz的ISM波段实现“微型核”通信系统的RF低噪声放大器的设计，为“微哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-型核”潜在应用创造必要的条件。
低噪声放大器的测试方法
低噪声放大器的测试方法
低噪声放大器的测试方法主要包括以下步骤：
1. 测试准备：准备好低噪声放大器、信号源、频谱分析仪、测试夹具等测试设备和工具，确保它们处于正常工作状态。
2. 测试环境搭建：根据测试要求搭建测试环境，将低噪声放大器放置在测试夹具上，并连接好信号源和频谱分析仪等设备。
3. 校准测试设备：在进行低噪声放大器测试之前，需要对测试设备进行校准，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 设置测试条件：根据测试要求设置信号源的频率、功率等参数，以及频谱分析仪的分辨率带宽、视频带宽等参数。
5. 测试过程：在测试过程中，需要观察低噪声放大器的输入输出信号，记录测试数据，并分析测试结果。
6. 数据分析：对测试数据进行处理和分析，计算低噪声放大器的噪声系数、增益等性能指标，并与标准值进行比较，判断其性能优劣。
以上是低噪声放大器的测试方法，不同厂家和不同型号的低噪声放大器测试方法可能存在差异。
低噪声放大器的仿真设计
一、实验目的1、了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。
2、学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。
3掌握低噪声放大器的制作及调试方法。
二、设计思想LNA 是射频接收机前端的主要部分，它主要有四个特点。
首先，它位于接收机的最前端，这就要求它的噪声系数越小越好。
为了抑制后面各级噪声对系统的影响，还要求有一定的增益，但为了不使后面的混频器过载，产生非线性失真，它的增益又不宜过大。
放大器在工作频段内应该是稳定的。
其次，它所接受的信号是很微弱的，所以低噪声放大器必定是一个小信号放大器。
而且由于受传输路径的影响，信号的强弱又是变化的，在接受信号的同时又可能伴随许多强干扰信号输入，因此要求放大器有足够的线型范围，而且增益最好是可调节的。
第三，低噪声放大器一般通过传输线直接和天线或者天线滤波器相连，放大器的输入端必须和他们很好的匹配，以达到功率最大传输或者最小的噪声系数，并保证滤波器的性能。
第四，应具有一定的选频功能，抑制带外和镜像频率干扰，因此它一般是频带放大器,所以必须LNA的指标进行综合折中考虑。
三、理论分析1、S参数，也就是散射参数。
是微波传输中的一个重要参数。
S12为反向传输系数，也就是隔离。
S21为正向传输系数，也就是增益。
S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。
、2、纹波指通带内信号的平坦度，即通带内最大衰减与最小衰减之间的差值，习惯上转换为用dB表示。
3、插入损耗：在理想情况下，射频电路中的理想滤波器在通带内是没有任何功率损耗的，然而在实际的工程设计中，不可能完全消除滤波器固有的一些功率损耗。
滤波器插入损耗及描述了通带内的功率损耗大小，其表达式为IL=-10log(Pin/Pl)对于一般的双端口网络而言，插入损耗A定义为：网络输出端接匹配负载时，网络输入端的入射功率Pin和负载吸收功率Pl之比。
即A=Pin/Pl=1/|S21|2.因此，滤波器的插入损耗也可以用散射参数S21来定义：IL=-10log(Pin/Pl)A=Pin/Pl=1/|S21|2=-10log|S21|2所以经计算要使4GHz插入损耗大于20dB即4GHz处S21<-20dB.4、在输入输出端口要端接特性阻抗为50Ω的SMA或SMB端子，保证输入输出阻抗50Ω。
低噪声放大器的设计与灵敏度分析
Ｎ 即称此 时为 最佳 噪声 匹配状 态 。 抽 多个 放 大器级 联 的噪声 系数 为 ：
＝ ＋ ＋ ＋． ． ． （） ６
由此 可 见 ， 级级 联 放 大器 的噪 声 系数 主 要 由 多
第 １级放 大器 决 定 。要 获 得 好 的 系 统 噪声 性 能 ， 必
收 稿 日期 ：０ ２— ２ １ ３—１ ９
何 低 噪声放 大器 ， 必须在 工作 频率 内是 稳定 的 ， 它 同
时它 应该 具有较 小 的噪声 系数 和一 定 大的增 益 。
２ １ 稳 定 准 则 ．
稳定 性是 指放 大器抑 制 环 境 的变 化 （ 信 号 频 如
作 者 简 介 ： 晶 晶 （９ ７一） 女 （ 族 ） 河 南 三 门峡 人 ， 国 传媒 大 学 硕 士 研 究 生 ．Ｅ ａ ：ａ ｇｎｊ ｇ ＣＣ ｅｕ ｃ 梁 １８ ， 汉 ， 中 ｍ ｉ ｌ ｎｊ ｇｎ ＠ Ｕ． ｄ ．ｎ ｌｉ ｉ ｉ
真 ， 后 给 出 了仿 真 结 果 、 图 设 计 及 实 测 结 果 。 同时 通 过 研 究 电路 参 数 的 灵 敏 度 对 该 低 噪 声 放 大 器 进 行 了 灵 敏 最 版
度 分 析 ， 得 低 噪 声放 大 器 不仅 符 合接 收机 对 Ｌ Ａ 的 指 标要 求 ， 能使 性 能 更 加 稳 定 。 使 Ｎ 还
低噪 声 放 大 器 。本 文 采 用 Ａ ｉ ｎ 公 司 的 Ａ ｖｎ ｅ ｇ ｅｔ ｌ ｄａ ｃｄ
Ｄ ｓ ｎＳｓ ｍ（ Ｄ ） 件 进行 仿 真设 计 。此 软 件 能 ｅｉ ｙｔ Ａ Ｓ 软 ｇ ｅ
够提供各 种微波射频 电路的仿真 和优 化设计 。
２ 低 噪 声 放 大 器 的 设 计 理 论
去除差分信号噪声的电路和方法以及接收差分信号的芯片
去除差分信号噪声的电路和方法以及接收差分信号的芯片在电子通信领域，差分信号传输是一种广泛应用的信号传输方式，能够有效抑制共模噪声和电磁干扰。
然而，差分信号在传输过程中仍会受到噪声的影响，因此需要采用相应的电路和方法对其进行去除。
同时，需要接收差分信号的芯片来实现信号的解调。
本文将介绍去除差分信号噪声的电路和方法以及接收差分信号的芯片。
下面是本店铺为大家精心编写的4篇《去除差分信号噪声的电路和方法以及接收差分信号的芯片》，供大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
《去除差分信号噪声的电路和方法以及接收差分信号的芯片》篇1一、去除差分信号噪声的电路和方法1. 差分放大器差分放大器是一种广泛应用于差分信号处理中的电路，能够将差分信号放大到合适的幅度，同时抑制共模噪声和电磁干扰。
差分放大器一般由两个放大器组成，其中一个放大器的输入端接在差分信号的正向端，另一个放大器的输入端接在差分信号的反向端，两个放大器的输出端分别接到差分信号的正向端和反向端。
这样，当差分信号传输时，两个放大器的输出信号之间存在 180 度的相位差，从而实现差分信号的放大和噪声的抑制。
2. 滤波器滤波器是一种能够去除差分信号中高频噪声的电路，主要分为低通滤波器和高通滤波器两种。
低通滤波器能够将高频噪声滤除，从而实现差分信号的滤波。
高通滤波器则能够将低频噪声滤除，从而实现差分信号的滤波。
3. 差分编码器差分编码器是一种能够对差分信号进行编码的电路，能够将差分信号的幅度和相位信息转换为数字信号，从而实现差分信号的数字化处理。
差分编码器一般采用差分编码算法，如 RSA 算法、ECC 算法等，能够有效提高差分信号的传输可靠性和安全性。
二、接收差分信号的芯片接收差分信号的芯片一般具有高输入阻抗、低噪声、低失真、大信号增益等优点，能够实现对差分信号的解调，并将解调后的信号输出给后级电路。
常见的接收差分信号的芯片有运算放大器、差分放大器、滤波器等，可采用通用芯片或专用芯片来实现。
低噪声放大器的设计制作与调试报告
微波电路 CAD 射频实验报告姓名班级学号实验一低噪声放大器的设计制作与调试一、实验目的（一）了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。
（二）学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。
（三）掌握低噪声放大器的制作及调试方法。
二、实验内容（一）了解微波低噪声放大器的工作原理。
（二）使用ADS软件设计一个低噪声放大器，并对其参数进行优化、仿真。
（三）根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
（四）对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
三、实验步骤及实验结果（一）晶体管直流工作点扫描1、启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。
2、选择File——New Design…进入下面的对话框；3、在下面选择BJT_curve_tracer，在上面给新建的Design命名，这里命名为BJT Curve；4、在新的Design中，会有系统预先设置好的组件和控件；5、如何在Design中加入晶体管；点击，打开元件库；6、选择需要的晶体管，可以点击查询；7、对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型；8、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的扫描；9、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。
10对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型11、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的扫描12、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。
图1 BJT Curve仿真原理图13、按Simulate键，开始仿真，这时会弹出一个窗口，该窗口会现实仿真或者优化的过程信息。
如果出现错误，里面会给出出错信息，应该注意查看。
14、仿真结束，弹出结果窗口，如下页图。
注意关闭的时候要保存为适宜的名字。
另外图中的Marker是可以用鼠标拖动的。
由于采用的是ADS的设计模板，所以这里的数据显示都已经设置好了。
用于检测1 f 电噪声的低噪声放大器设计与仿真
用于检测1 f 电噪声的低噪声放大器设计与仿真李一帆;郭树旭;郜峰利【摘要】1f 低频电噪声是评估半导体器件质量和寿命的一个重要因素。
由于1f 低频电噪声极其微弱，为了检测它，同时最大程度降低放大器的本底噪声，低噪声放大器的设计和实现是至关重要的一个环节。
针对1 f 低频电噪声信号的特性，在现有低噪声放大器基础上进行优化改进，设计出一款频率极低的低噪声放大器，在0.1 Hz~100 kHz频率下具有高增益和低噪声特性。
仿真结果表明，在10 Hz处噪声系数达到1.80 dB。
%1 f low frequency electrical noise is the key factor to evaluate quality and service life of semiconductor devices. In order to detect 1 f noise and reduce background noise to a maximum degree,the design and implementation of low⁃noise amplifier are the vital links because 1 f noise is extremely weak. According to the characteristics of 1 f low frequency electri⁃cal noise,an extremely low⁃frequency low⁃noise amplifier was designed on the basis of optimization of amplifier available. The new amplifier has good performance in high⁃gain and low⁃noise at the frequency between 0.1 Hz to 100 kHz. The result of the simulation indicates that the noise factor is 1.80 dB at 10 Hz.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P80-83,86)【关键词】1f噪声;极低频;高增益;低噪声放大器【作者】李一帆;郭树旭;郜峰利【作者单位】吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TN710-34随着通信、生物等众多领域对微弱信号检测的要求日益提高，放大器对低噪声的要求已成为弱信号检测的重要课题之一。
一种D波段低噪声放大器芯片设计
一种D波段低噪声放大器芯片设计刘杰;蒋均;石向阳;田遥岭【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》【年(卷),期】2016(014)005【摘要】A novel method of modified transistor model is introduced. TheD-band transistor models of OMMIC D007IH and D-band Coplanar Waveguide(CPW) model are modified. The method determines dielectric constant of CPW model by simulation curve fitting. The value ofCGD in the transistor models is modified by curve fitting of CGY2191UH chipS-parameter measurement. A D-band Low Noise Amplifier(LNA) die is designed by the modified transistor model. The simulation results show that the LNA obtains a gain more than 29dB in 110GHz-170GHz range and the noise figure is lower than 6dB. The results validate the proposed method.%提出了一种晶体管器件模型修正方法，校准了Ommic公司D007IH工艺中D波段晶体管模型和D波段共面波导传输线电路模型。
该校准方法中通过与共面波导(CPW)三维模型仿真结果的曲线拟合，确定了D波段传输线电路模型的介电常数；通过与CGY2191UH芯片的S参数测试结果拟合，修正了晶体管器件模型。
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低噪声放大器芯片测试的解决方案
【摘要】本文介绍了一种基于电科思仪的矢量网络分析仪和噪声系数分析仪对低噪声放大器芯片测试的解决方案。
关键词：低噪声放大器；芯片测试。
1.
引言
随着科学技术的发展，硬件电路的高集成对微波芯片测量解决方案提出了更高的要求。
晶圆上测试设备广泛应用于低噪放芯片的设计、生产、检查和应用。
本文介绍了Ceyear 3986系列噪声系数分析仪（NFA）和Ceyear 3672系列矢量网络分析仪（VNA）的芯片测试解决方案，以实现对低噪放的驻波，插损，噪声系数和增益的测量。
1.
大功率测试方案
1.
测量轨迹。
开机预热机器，分别给VNA和NFA设置测试频率，扫描点数，S
21
2.
NFA连接噪声源进行校准；VNA进行SOLT校准。
3.
VNA的稳幅稳相电缆连接探针，在探针台上用晶圆校准套件做直通校准。
图1 芯片直通校准1.
NFA校准后，因为连接了探针，所以在噪声源和被测件之间（称被测件前），以及被测件和NFA之间（称被测件后）存在损耗，因此测量过程之间必须进行损
，耗补偿，以消除损耗的影响。
这时就需要用到VNA去测量电缆和探针组合的S
21
然后使用标准二分法：-| S21 | / 2，计算出补偿损耗值，这就需要一对稳幅稳相电缆和芯片探针的一致性较好。
图2 NFA连接测试示意图
图3 噪声系数和增益的实测结果
图4 放大器芯片的噪声系数指标值和实测值对比
图5 放大器芯片的增益指标值和实测值对比1.
结论
此解决方案适用于，生产线测试和低噪声放大器芯片的验证。
测量结果可靠。