低噪声放大器设计指南
低噪声放大器的设计
低噪声放大器的设计参数：低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz，通带为8MHz通带内增益达到11.5dB，波纹小于0.7dB通带内的噪声系数小于3通带内绝对稳定通带内输入驻波比小于1.5通带内的输出驻波比小于2系统特性阻抗为50欧姆微带线基板的厚度为0.8mm，基板的相对介电常数为4.3 步骤：1.打开工程，命名为dzsamplifier。
2.新建设计，命名为dzsamplifier。
设置框如下：点击OK后，如下图。
模板为BJT_curve_traver，带有这个模板的原理图可以自动完成晶体管工作点扫描工作。
3.在ADS元件库中选取晶体管。
单击原理图工具栏中的，打开元件库，然后单击，在搜索“32011”。
其中sp开头的原件是S参数模型，可以用来作S参数仿真，但这种模型不能用来做直流工作点扫描。
以pb开头的原件是封装原件，可以做直流工作点扫描，此处选择pb开头的。
4.按照下图进行连接5.将参数扫描控制器中的【Start】项修改为Start=0.6.点击进行仿真，仿真结束后，数据显示窗自动弹出。
如下图：7.晶体管S参数扫描。
（1）重新新建一个新的原理图S_Params，进行S参数扫描。
如下图：点击OK后，出现：（2）在ADS元件库中选取晶体管。
单击原理图工具栏中的，打开元件库，然后单击，在搜索“32011”。
此处选择sp 开头的。
（3）以如图的形式连接。
（4）双击S参数仿真空间SP，将仿真控件修改如下。
（5）点击仿真按钮，进行仿真。
数据如下图所示：（6）双击S参数的仿真控件，选中其中的【Calculate Noise】，如图执行后：注意：晶体管参数指标如下：1.晶体管sp_hp_AT32011_5_1995105的频率范围为0.1GHz-5.1GHz，满足技术指标。
2.通带内噪声系数满足技术指标。
3.通带内增益不满足技术指标。
4.通带内输入驻波比不满足技术指标。
5.通带内输出驻波比不满足技术指标。
结论如下：1.频率范围和噪声系数满足技术指标，可以选取该晶体管。
低噪声放大器的设计原则与方法
低噪声放大器的设计原则与方法
康冠光电放大器的指标有高性能的泵浦激光器，高增益掺饵光纤以及独特的控制保护电路。
实现了低噪声、高稳定性输出。
设计的方法有两种:
(1)先按普通放大器设计，即只考虑增益，带宽，输入阻抗等指标。
然后在设计过程中校核噪声是否符合指标，若不符合，则修改某些参数重新计算，直到符合噪声指标，同时也满足其他指标为止。
这种方法只适用于对噪声要求不高的场合。
(2)与上一种方法相反，首先考虑的是噪声特性并满足其要求，然
后再考虑增益，带宽，和阻抗，满足了噪声指标不一定能满足增益，带宽和阻抗的要求，这时可以采用不同的组态，或加快反馈，或增减放大器的级数进行调节，使之符合要求。
为了获得足够的增益，一般采用多级放大器，但级数多了会使得通频带变窄，这可以用负反馈，或组合电路来加宽通频带，负反馈还可以稳定电路增益，改变输出，输出阻抗以及减少失真，但要注意，引入反馈后，会引入新的噪声源，可能是放大器的噪声性能变坏。
可以按一定的原则引入负反馈，使新引入的噪声减到最小。
以致可以忽略不计。
经过上诉改造后。
再回头检验一下噪声，这样，经过几次反复就能得到满意的结果。
这种方法比较常用。
L波段低噪声放大器的设计
L波段低噪声放大器的设计引言低噪声放大器(LNA)是雷达、通信、电子对抗、遥测遥控等电子系统中关键的微波部件，有广泛的应用价值。
由于微波系统的噪声系数基本上取决于前级放大器的噪声系数，因此LNA噪声系数的优劣会直接影响整个系统性能的好坏。
低噪声放大器的设计主要包括输入、输出匹配网络和直流偏置网络的设计以及改善晶体管稳定的措施。
本文首先介绍放大器提高稳定性的源极串联负反馈原理，然后设计了一个L波段的低噪声放大器实例，并给出了放火器输入、输出回波损耗、增益、噪声系数等参数的仿真结果。
低噪声放大器的设计本文所设计的低噪声放大器的性能指标为：在1.90GHz～2.10GHz 的频段内，功率增益Gp≥30dB，噪声系数NF≤1dB。
考虑指标要求，拟采用两级放大级联技术来实现。
n级放大器噪声系数可表示为：其中，NF为放大器整机的噪声系数；NF1、NF2…NFn分别是放大器第1级、第2级至第n级的噪声系数；G1、G2、…Gn-1分别是放大器第1级、第2级至第n-1级的功率增益。
由公式(1)可知，第一级放大器的噪声系数和增益将直接影响整个放大器的噪声系数。
级联低噪声放大器要获得低的噪声系数，选择的放大器第一级晶体管应该在工作频率具有低的噪声系数和较高的增益。
设计LNA首先应根据设计指标选择合适的器件，然后根据器件在工作频率的阻抗特性设计输入、输出匹配网络。
由于设计的低噪声放大器的增益指标大于30dB，因此需要使用多级级联的方式来实现。
Agilent公司的ATF54143 E-PHEMT晶体管具有高增益和低噪声的特性，适用于频率范围在450MHz～6GHz无线系统的各种LNA电路中。
该管子在2GHz频点上的噪声系数是0.5dB，增益为17dB，因此选择了该晶体管作为放大器的第一级；为实现放大器的增益指标，选用MGA86576作为第二级。
源极串联反馈电感对稳定性的影响稳定性是LNA电路必须考虑的，放大器的稳定性是指对振荡的抑制水平，必须保证放大器的稳定性，以避免可能出现的自激。
ADS设计低噪声放大器详细步骤
ADS设计低噪声放大器详细步骤低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中一个重要的组成部分，其功能是将接收到的微弱信号放大，以便后续的处理和解调。
设计低噪声放大器需要考虑多个因素，包括噪声系数、增益、带宽、稳定性等。
下面是一个详细的设计步骤，用于设计低噪声放大器。
1.确定设计规格：a.确定工作频率范围：通常情况下，设计LNA需要确定工作频率的范围，以便选择合适的器件和电路结构。
b.确定增益和噪声系数要求：根据系统需求，确定LNA的增益和噪声系数的要求。
一般来说，增益越高，噪声系数越低，但二者之间存在一定的折衷关系。
2.选择器件：根据设计规格，选择适当的射频器件。
常见的射频器件包括双极性晶体管（BJT），高电子迁移率晶体管（HEMT），甲乙基氮化镓场效应晶体管（GaAsFET）等。
3.确定电路结构：根据选择的器件和设计规格，确定LNA的电路结构。
常见的LNA电路结构包括共源极结构、共栅极结构和共基极结构。
根据不同的结构，可以实现不同的增益和噪声系数。
4.进行器件参数提取：使用器件模型，从所选器件中提取器件的S参数（散射参数）、Y参数（混合参数）等。
这些参数将在后续的仿真和优化中使用。
5.进行电路仿真：使用电路仿真软件（如ADS，Spectre等），根据设计的电路结构和选取的器件参数，进行电路的仿真。
可以通过改变电路参数和器件参数，来优化电路的性能。
6.进行电路优化：在仿真过程中，可以进行电路参数的优化。
优化的目标可以是噪声系数、增益、带宽等。
通过反复地优化，寻找最佳的电路参数。
7.器件布局和仿真：根据优化后的电路参数，进行射频电路的布局设计。
布局需要考虑信号和功率的传输、射频电感和电容的布线、射频耦合以及射频接地等因素。
8.器件特性提取：根据布局后的射频电路，提取各个节点的特性参数，如增益、输入输出阻抗、稳定性等。
9.进行电路仿真验证：使用仿真软件进行电路的验证，比较仿真结果与设计目标的一致性。
《低噪声放大器设计》课件
低噪声放大器（LNA）是一种专门设计的电子器件，主要用于接收微弱信号并 进行放大。在无线通信、雷达、电子战等领域中，低噪声放大器被广泛应用于 提高信号的信噪比，从而提高接收系统的灵敏度和性能。
低噪声放大器的性能指标
总结词
低噪声放大器的性能指标主要包括增益、噪声系数、线性度等。
详细描述
增益是低噪声放大器的重要指标，表示放大器对输入信号的放大倍数。噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要 参数，表示信号在放大过程中引入的噪声量。线性度则表示放大器在放大信号时保持信号不失真的能力。
采取电磁屏蔽、滤波等措施， 减小外部噪声对放大器性能的 影响。
降低闪烁噪声
采用适当的偏置条件和频率补 偿，降低闪烁噪声的影响。
03
CATALOGUE
低噪声放大器的电路设计
晶体管的选择
总结词
晶体管的选择是低噪声放大器设计的关 键，需要考虑其噪声性能、增益、稳定 性等参数。
VS
详细描述
在选择晶体管时，需要考虑其噪声性能， 通常选用低噪声晶体管以减小放大器的噪 声。同时，需要考虑晶体管的增益，以保 证放大器能够提供足够的增益。此外，稳 定性也是需要考虑的一个重要参数，以确 保放大器在工作时不会发生振荡或失真。
匹配网络的设计
总结词
匹配网络的设计对于低噪声放大器的性能至 关重要，其主要作用是减小信号反射和减小 噪声。
详细描述
匹配网络是低噪声放大器中不可或缺的一部 分，其主要作用是减小信号反射和减小噪声 。设计时需要考虑阻抗匹配和噪声匹配，以 使信号尽可能少地反射回源端，同时减小放 大器的噪声。常用的匹配网络有LC匹配网络 、微带线匹配网络等。
《低噪声放大器设 计》ppt课件
目 录
低噪声放大电路设计
低噪声放大电路设计
低噪声放大电路的设计一般遵循以下几个步骤：
1. 选择低噪声元件：在设计放大电路时，选择具有低噪声特性的元件是非常重要的。
例如，选择低噪声放大器、低噪声电阻、低噪声电容等。
2. 优化电路布局：电路布局的优化对于减小噪声干扰起着重要的作用。
应该避免布局中出现长导线、共用引线、共用地等可能引入噪声的设计。
3. 使用恰当的滤波器：在输入端或输出端添加适当的滤波器可以有效地滤除噪声干扰。
常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。
4. 降低信号放大：在设计放大电路时，尽可能降低信号的放大倍数。
由于噪声是与放大倍数成正比的，减小放大倍数可以有效地降低噪声干扰。
5. 两级放大：在设计放大电路时，可以采用两级放大的方式。
第一级放大器用于放大弱信号，第二级放大器用于放大第一级放大器的输出信号。
这种方式可以降低噪声对信号的干扰。
6. 使用差分放大器：差分放大器是一种能够抑制共模噪声的放大电路。
通过使用差分放大器，可以有效地减小噪声对信号的干扰。
7. 采用负反馈：负反馈是一种常用的方法，可以有效地降低放大电路的噪声。
通过在电路中引入负反馈，可以抑制噪声的增益，并提高电路的噪声性能。
通过以上步骤，可以设计出一个低噪声放大电路，并提高电路的噪声性能。
然而，实际的设计过程中还需要根据具体的应用需求和性能指标进行调整和优化。
低噪声放大器设计
低噪声放大器设计1. 引言本文档旨在讨论低噪声放大器的设计。
低噪声放大器在电子电路中起着重要的作用，可以提供高增益而又尽可能降低输入信号的噪声。
因此，低噪声放大器在无线通信、雷达系统和敏感测量等领域中得到广泛应用。
2. 设计原则低噪声放大器的设计应遵循以下原则：2.1 最小化噪声系数噪声系数是衡量放大器噪声性能的重要指标。
因此，在设计过程中应采取措施最小化噪声系数，例如使用低噪声元件、优化电路布局以降低噪声等。
2.2 选择合适的放大器拓扑结构不同的放大器拓扑结构具有不同的性能特点。
根据具体应用需求，选择合适的拓扑结构可以提高低噪声放大器的性能。
2.3 优化功率匹配功率匹配是低噪声放大器设计中的一个重要考虑因素。
通过优化功率匹配，可以提高放大器的效率和性能。
3. 设计步骤以下是一个简单的低噪声放大器设计的步骤：3.1 确定应用需求和规格首先，确定放大器的应用需求和规格。
这包括增益要求、频率范围、输入输出阻抗等。
3.2 选择合适的放大器拓扑结构根据应用需求，选择合适的放大器拓扑结构，例如共源放大器、共栅放大器等。
3.3 选取适当的元件选择适当的元件来实现放大器的设计。
对于低噪声放大器，应选择具有低噪声特性的元件，如低噪声晶体管等。
3.4 进行电路模拟和优化使用电路模拟工具进行低噪声放大器的电路设计和仿真。
通过不断优化电路参数，以满足设计需求和要求。
3.5 PCB设计和布局进行PCB设计和布局，优化电路的布局和连接，减少噪声干扰和信号损耗。
3.6 制造和测试根据设计要求，制造和测试低噪声放大器。
进行性能测试和验证。
4. 结论低噪声放大器设计是一个复杂而重要的工作，它需要综合考虑多个因素和技术。
本文档介绍了低噪声放大器设计的一般原则和步骤，希望能为读者提供一些参考和指导。
低噪声放大器的两种设计方法
低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器的两种设计方法[图],低噪声放大器(lna)是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机低噪声放大器(lna)是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。
因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。
本文以晶体管atf54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2~2.2ghz；晶体管工作电压为3v；工作电流为40ma；输入输出阻抗为50ω。
1定性分析1.1晶体管的建模通过网络可以查询晶体管生产厂商的有关资料，可以浏览厂商提供更多的该款晶体管模型，也可以根据实际须要浏览该管及的s2p文件。
本例使用轻易将该管及的s2p文件复制到软件中，利用s参数为模型设计电路。
如果就是第一次引入，则可以利用模块sparams展开s参数仿真，观测获得的s参数与s2p文件提供更多的数据与否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最轻噪声系数，以及推论晶体管的稳定性等，为下一步骤搞好准备工作。
1.2晶体管的稳定性对电路完成s参数仿真后，可以得到输入/输出端的mu在频率2~2.2ghz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。
通过在输出端并联一个10ω和5pf的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。
晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2.1ghz时的输入阻抗为16.827-j16.041。
同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得fmin由0.48增大到0.573，topt为0.329∠125.99°，zopt=（30.007+j17.754）ω。
其中，topt是最佳信源反射系数。
图1利用模块sparams展开仿真的电路原理图图2输入/输出mu与频率的关系1.3制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个ts平面上。
通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于lna而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。
低噪声放大器的设计与应用概要
低噪声放大器的设计与应用
放大器的应用在工业技术领域中得到了广泛的认可，在许多场合下需要将传感器得到的微弱电信号放大来驱动相应的执行机构。比如电子秤，压力传感器转化得到的电信号十分微弱，不足以驱动相应的显示功能和准确的被辨识，所以需要放大器将此微弱的电信号进行放大。
低噪声放大器原理结构图
隔 离 器
低 噪 声 管
放 大 管
放 大 管
隔 离 器
限 幅 组 件 ALC
放 大 管
检波组件
限幅运 算电路低噪声放大来自模块结构说明1、隔离器：主要用于高频信号的单向输入，对于反向的高频信号进行隔离，同时对各端口的驻波进行匹配。 2、低噪声管：ATF54143，利用管子的低噪声特性，减少模块的内部噪声，降低低噪声模块的噪声电平，使整机的接收灵敏度提高。 3、放大管：进一步放大高频信号 。 4、限幅组件：包含由PIN管组成压控的衰减电路（ALC）以及由HMC273组成的数控衰减电路（ATT）。 5、检波组件：由MAX-4003芯片构成的检波电路检测出模块的输出功率大小。 6、限幅运算电路：根据检波组件对高频信号检测出的直流电压进行运算，对限幅电路进行控制。
1989年，由混合微波集成电路技术制成的三阶InP基放大器在60-65GHz频段内，已达到噪声系数3.0dB，其相关增益为22dB。三年以后，使用0.1μm InP基HEMT制成的三阶放大器在60GHz下已达到1.6dB的噪声系数，其相关增益16dB。 进入90年代，随着晶体材料技术和微细加工技术的发展，毫米波MMIC进入实用化阶段。MMIC开始主要应用于军用系统，90年代以来，MMIC在商用产品中开拓了广阔的市场。这主要是商用无线通信市场，如低轨道卫星移动通信、环球定位卫星系统等。
方案设计
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器（LNA）是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。
因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。
本文以晶体管ATF-54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2～2．2 GHz；晶体管工作电压为3 V；工作电流为40 mA；输入输出阻抗为50 Ω。
1、定性分析1.1、晶体管的建模通过网络可以查阅晶体管生产厂商的相关资料，可以下载厂商提供的该款晶体管模型，也可以根据实际需要下载该管的S2P文件。
本例采用直接将该管的S2P文件导入到软件中，利用S参数为模型设计电路。
如果是第一次导入，则可以利用模块S-Params进行S参数仿真，观察得到的S参数与S2P文件提供的数据是否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最小噪声系数，以及判断晶体管的稳定性等，为下一步骤做好准备。
1.2、晶体管的稳定性对电路完成S参数仿真后，可以得到输入／输出端的mu在频率2～2．2 GHz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。
通过在输出端并联一个10 Ω和5 pF的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。
晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2．1 GHz时的输入阻抗为16．827-j16．041。
同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得Fmin由0．48增大到0．573，Γopt为0．329∠125．99°，Zopt=（30．007+j17．754）Ω。
其中，Γopt是最佳信源反射系数。
1.3、制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个Γs平面上。
通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于LNA而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。
因此它是通过牺牲可用增益来换取的。
lna射频放大电路设计
lna射频放大电路设计LNA射频放大电路设计一、介绍LNA（低噪声放大器）是射频（Radio Frequency，RF）电路中常见的一个模块，用于将微弱的射频信号放大，同时尽可能地降低噪声。
在无线通信系统中，LNA的性能直接影响到整个系统的灵敏度和动态范围，因此在设计和优化LNA射频放大电路时，需要充分考虑各种因素，并进行合适的设计和优化。
二、LNA射频放大电路的基本结构LNA射频放大电路的基本结构通常包括放大器、匹配网络、偏置电路和电源电路。
其中，放大器是整个LNA电路的核心部分，负责将输入的微弱射频信号放大到合适的幅度。
匹配网络用于调整放大器的输入和输出阻抗，以实现最大功率传递和最佳性能。
偏置电路则用于提供合适的工作电流和电压，保证放大器能够正常工作。
电源电路则用于提供稳定的直流电源，保证整个LNA电路的稳定性和可靠性。
三、LNA射频放大电路的设计步骤1. 确定设计规格：根据具体的应用需求，确定LNA电路的增益、带宽、噪声系数等性能指标。
同时考虑电源电压、工作频率和尺寸等限制条件，为后续设计提供准确的参考。
2. 选择放大器类型：根据设计规格和应用要求，选择合适的放大器类型。
常见的放大器类型包括共源放大器、共栅放大器、共基放大器等。
根据不同的放大器类型，各自有不同的特点和适用场景，需要根据具体需求进行选择。
3. 匹配网络设计：根据放大器的输入阻抗和输出阻抗，设计合适的匹配网络，以实现最佳的功率传递和性能表现。
匹配网络的设计通常需要使用阻抗转换器、电容和电感等元件，通过优化元件参数和布局方式，实现最佳匹配效果。
4. 偏置电路设计：根据放大器的工作条件，设计合适的偏置电路，保证放大器能够正常工作。
偏置电路通常包括直流偏置电阻、电容和稳压电路等，通过选择合适的元件参数和电源电压，实现工作电流和电压的稳定。
5. 电源电路设计：根据整个LNA电路的功耗和电源需求，设计合适的电源电路。
电源电路通常包括滤波器、稳压电路和功率放大器等，通过保证电源电压的稳定性和可靠性，提供稳定的工作条件给整个LNA电路。
ADS设计低噪声放大器的详细步骤
ADS设计低噪声放大器的详细步骤设计低噪声放大器的详细步骤:第1步：明确设计要求在设计低噪声放大器之前，首先需要明确设计要求。
这包括频率范围、放大增益、输入和输出阻抗、噪声系数等。
明确设计要求有助于确定设计流程和选择适当的元器件。
第2步：选择适当的放大器拓扑选择正确的放大器拓扑对于设计低噪声放大器至关重要。
常见的低噪声放大器拓扑包括共源极、共栅极和共漏极三种。
根据设计要求选择合适的放大器拓扑。
第3步：计算输入匹配电路在低噪声放大器中，输入匹配电路起到匹配输入信号源和放大器的作用。
输入匹配电路通常由电容、电感和微带线构成。
通过计算输入匹配电路可以保证输入信号最大的功率传输。
第4步：计算输出匹配电路类似于输入匹配电路，输出匹配电路也起到匹配放大器和负载的作用。
输出匹配电路也通常由电容、电感和微带线构成。
通过计算输出匹配电路可以使放大器输出功率最大化。
第5步：确定元器件参数在设计低噪声放大器时，需要确定各个元器件的参数。
这包括电容、电感、微带线的尺寸、负载电阻等。
选择合适的元器件参数可以满足设计要求，并使放大器具有较低的噪声。
第6步：模拟电路设计在模拟电路设计中，可以使用一些常见的电路设计软件，如ADS、CST等。
通过电路设计软件可以模拟和优化低噪声放大器的性能。
优化过程中需要注意输入和输出匹配、放大增益和噪声系数等指标。
第7步：布局设计和电磁兼容性完成模拟电路设计后，需要进行PCB布局设计。
布局设计需要考虑到电磁兼容性和噪声干扰等问题。
合理的布局设计可以降低噪声的干扰，提高放大器的性能。
第8步：制作和调试完成布局设计后，进行PCB板的制作和元器件的焊接。
完成后对放大器进行调试和测试。
调试可以通过信号源输入和示波器测量输出信号来进行。
第9步：优化和改进在进行测试后，可能发现放大器的性能还有待改进。
根据测试结果可以进行优化和改进。
可能需要对元器件进行更换或调整电路参数等。
第10步：测试验证最后对设计的低噪声放大器进行测试验证。
高效低噪音放大器的设计方法探究
高效低噪音放大器的设计方法探究绪论现今社会中，许多电子设备都涉及到信号放大问题。
在某些领域，比如音频、通信和电视等领域中，放大器的性能尤为需要我们去关注。
高效低噪音的放大器被广泛应用在诸多场合中，因此，如何设计能够满足高效低噪声的放大器成了学者们研究的焦点。
针对这个问题，本文将探究高效低噪音放大器的设计方法。
一、放大器简介放大器是一种电路，将信号放大，增强信号强度，是当前电子电路中最基本的元件之一。
放大器最重要的两个性能指标是增益和噪声系数。
在功率不变的情况下，输出信号与输入信号之比即为增益。
增益的单位是分贝(dB)。
噪声系数是一种测量噪声水平的比率。
噪声系数越低，放大器就能够提供更好的信号质量。
二、设计方法高效低噪音放大器的设计方法主要有以下三种。
1、反馈电路设计放大器反馈常用于增加放大器的稳定性和线性度，并且可以减少放大器输入端使用的信号水平。
反馈拓扑常用于提高放大器增益并减少放大器噪声系数。
按照反馈的方式不同，反馈电路可分为正向反馈和负向反馈两种。
正反馈一般用于振荡器电路，而负反馈常用于放大器电路中。
负反馈还可以分为电压反馈和电流反馈，这两种方式相应的被用于不同种类的电路。
2、低噪声设计放大器的噪声主要源于两种不同的方式：内部噪声和外部噪声。
内部噪声有效地决定了放大器的噪声指标，外部噪声则是环境噪声，可通过信号源与放大器的距离或抗干扰电路来解决。
而内部噪声是指在放大器本身中产生的噪声，影响放大器性能的重要因素。
要设计低噪声放大器，就需要尽量减少内部噪声源。
一种有效的方法是使用高电导的材料，如铜或银等，在高频率下使用磁绕组，以减少运放内部噪声的影响。
3、高效率设计放大器效率指输出功率与输入功率之比，一般用于功率放大器电路中。
提高放大器效率可以在功率不变的情况下增加输出功率。
设计高效低噪声放大器，一个有效的方法是使电路中的元器件工作在其最佳条件下，减少整体电路功耗，尽量提高电路的效率。
采用适当的负载，电路的效率也是相当重要的。
ADS设计低噪声放大器的详细步骤详解
3.1晶体管直流工作点扫描
仿真完毕，弹出结果窗口，如下页图。 留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。 由于承受的是ADS的设计模板，所以这 里的数据显示都已经设置好了。一般状 况下，数据的显示需要人为自行设置。
3.1晶体管直流工作点扫描
典型仿真结果图
3.1晶体管直流工作点扫描
前面仿真得到的晶体管
的输入阻抗。
3.3 SP模型仿真设计—输入匹配设计
选定
在原理图窗口的最上一
行，选择
弹出窗口如图
后，
选择
，综合完毕
后，即可生成适合的匹
配网络
3.3 SP模型仿真设计—输入匹配设计
匹配网络生成后，点 击 ，进入匹配网络 的子电路，如以以下图。
其中的T形接头 为计算时考虑阻抗突变 引入的。在实际电路中 并不代表任何实际长度 的电路，具体的含义请 参阅帮助文档。
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
3.1晶体管直流工作点扫描
在新的Design中，会有系统预先设置好的组 件和控件，如以以以下图
3.1晶体管直流工作点扫描
如何在Design中参与晶体管 点击 ，翻开元件库
3.1晶体管直流工作点扫描
3.3 SP模型仿真设计-输出匹配设计
优化工具栏为 点击 ，参与优化控
件 点击 ，参与优化目
标控件
同3.1节对应操作，参与 sp模型的晶体管，并连 接电路如图。地的设置 按上面的 键即可调入。 图中的Term也是在仿真 中要常常用到的组件， 用以表示连接特征阻抗 的端口。
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
由于sp模型本身已经对应于一个确定的直流工作 点，因此在做S参数扫描的时候无需参与直流偏 置。
GPS低噪声放大器的设计要点
低噪声放大器的设计姓名：#### 学号：################ 班级：1########一、设计要求1. 中心频率为1.45GHz ，带宽为50MHz ，即放大器工作在1.40GHz-1.50GHz频率段；2. 放大器的噪声系数NF<0.8dB ， S11<-10dB ，S22<-15dB ，增益Gain>15dB 。
二、低噪声放大器的主要技术指标低噪声放大器的性能主要包括噪声系数、合理的增益和稳定性等。
1. 噪声系数NF放大器的噪声系数（用分贝表示）定义如下：()10lg in inout out S NNF dB S N ⎛⎫= ⎪⎝⎭式中NF 为射频/微波器件的噪声系数；in S ，in N 分别为输入端的信号功率和噪声功率；out S ，out N 分别为输出端的信号功率和噪声功率。
噪声系数的物理含义是，信号通过放大器后，由于放大器产生噪声，使得信噪比变坏，信噪比下降的倍数就是噪声系数。
2. 放大器的增益Gain在微波设计中，增益通常被定义为传输给负载的平均功率与信号源的最大资用功率之比：SLP P Gain =增益的值通常是在固定的频率点上测到的，低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。
噪声最佳匹配点并非最大增益点，因此增益Gain 要下降。
噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。
通常，相关增益比最大增益大概低2～4dB.3.稳定性一个微波管的射频绝对稳定条件是221112212212211,1,1K S S S S S S ><-<-。
只有当3个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。
三、低噪声放大器的设计步骤1.下载并安装晶体管的库文件(1)由于ADS2008自带的元器件库里并没有ATF54143的元器件模型，所以需要从Avago公司的网站上下载ATF54143.zap,并进入ADS主界面,点击【File】——【Unarchive Project】进行安装。
ADS设计低噪声放大器的详细步骤详解
3.3 SP模型仿真设计—输入匹配设计
选定 在原理图窗口的最上一 行，选择 后， 弹出窗口如图 选择 ，综合完毕 后，即可生成适合的匹 配网络
3.3 SP模型仿真设计—输入匹配设计
匹配网络生成后，点 击 ，进入匹配网络 的子电路，如图所示。 其中的T形接头 为计算时考虑阻抗突变 引入的。在实际电路中 并不代表任何实际长度 的电路，具体的含义请 参阅帮助文档。
建立新的工程文件，命 名为spmod_LNA 在左侧选择S参数仿真 工具栏 如图所示
3.3 SP模型仿真设计—构建原理电路
在库中选出晶体管 ，放置在 原理图窗口 点击 ，放置Term1，Term2两个端口 点击 ，设置接地 点击 ，放置输入阻抗测试控件 点击 ，放置S参数扫描控件 修改S参数扫描控件的设置为需要值 连接电路如下页图所示
1.放大器设计的基本准备
需要明确的概念
S参数、放大器增益（平坦度）、噪声系数、 噪声温度、动态范围、三阶交调与1dB压缩 点、稳定性、匹配。。。 匹配电路有哪些形式 对晶体管如何馈电 And so on…
需要学习的知识
2.软件仿真中需要注意的几个问题
要有好的软件设计习惯
选择 工具栏 如：采用单分支线的 匹配。点击 ，放置 在原理图中 其中各参数的含义请 参阅帮助文档。
3.3 SP模型仿真设计—输入匹配设计
下面使用ADS的综合工 具，综合出匹配网络。 双击 进行参数编 辑，频率设置为2GHz， Zin设置为需要匹配的 目标值50，Zload设为 前面仿真得到的晶体管 的输入阻抗。
低噪声放大器设计指南
低噪声放大器设计指南1．低噪声放大器在通讯系统中的作用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 (1)min 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来说是至关重要的。
2． 低噪声放大器的主要技术指标：2．1 噪声系数NF噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即：out out inin N S N S NF //=对单级放大器而言，其噪声系数的计算为：222min |1)||1(||4opt s opt s n R NF NF Γ−Γ−Γ−Γ+=其中 F min 为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的， Γopt 、Rn 和Γs分别为获得 F min 时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。
对多级放大器而言，其噪声系数的计算为：NF=NF +(NF 2-1)/G 1+(NF -1)/G G +…… （4） 1312其中NF n 为第n级放大器的噪声系数，G n 为第n级放大器的增益。
在某些噪声系数要求非常高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，常常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为：T e = T 0 ( NF – 1 ) （5）其中T e 为放大器的噪声温度，T 0 =2900 K，NF为放大器的噪声系数。
ADS设计低噪声放大器的详细步骤解析
ADS设计低噪声放大器的详细步骤解析低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是一种用于放大小信号并且噪声系数较低的放大器。
在射频领域，LNA是一个非常重要的组件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等各种系统中。
以下是设计低噪声放大器的详细步骤解析：1.确定设计规格：首先，需要明确设计放大器的应用和要求，包括频率范围、增益、噪声系数、功率消耗等。
这些规格将在接下来的设计过程中起到指导作用。
2.选择放大器类型：根据设计规格，选择合适的放大器类型。
常见的放大器类型包括共源极放大器、共源极共栅放大器、共栅共源极放大器等。
3.确定工作频率：根据设计要求，确定放大器的工作频率范围。
这个步骤中需要考虑系统的频率计划、抗干扰能力以及现有系统中的其他无线电频率。
4.确定增益要求：根据设计要求，确定放大器需要提供的增益。
增益通常由设计要求中给出的最小信号到最大信号的目标增益范围定义。
5.噪声分析：根据设计要求，对放大器的噪声特性进行分析。
噪声分析是设计低噪声放大器的关键步骤之一，可以通过建立噪声模型和使用噪声参数进行计算来完成。
6.噪声匹配：根据噪声分析结果，进行噪声匹配。
噪声匹配的目的是使输入噪声电阻等于输出噪声电阻，从而达到最佳的噪声性能。
7.确定电源电压与电流：根据设计要求和选取的放大器类型，确定放大器的电源电压与电流。
这个步骤中需要考虑放大器的功率消耗和供电要求。
8.确定器件参数：根据选定的放大器类型、工作频率和增益要求，选择合适的器件进行设计。
常见的器件参数包括截止频率、最大功率、最大电流等。
9.进行电路仿真：使用电路仿真工具（如ADS等），对设计的放大器进行仿真。
仿真可以帮助分析和优化放大器的性能，例如增益、噪声系数等。
10.进行电路优化：根据仿真结果，对放大器进行优化。
优化的目标可能包括增加增益、降低噪声系数、提高稳定性等。
11.组装与测试：将设计好的放大器电路进行组装，并进行测试。
ADS低噪声放大器的设计
（6）这样对晶体管进行S参数扫描的电路就完成了，单击工具栏中 的Simulate执行仿真，并等待仿真结束。
（7）仿真结束后，系统弹出数据显示窗口，由于使用的是仿真模 板，需要的仿真结果已经出现在窗口中，途中的史密斯圆图中就 是BJT模型的S11参数和S22参数，它们分别表示了BJT的输入 端口反射系数和输出端口反射系数。
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（10）电路连接完成后，单击工具栏中的Simulate执行仿真， 并等待仿真结束。
（11）仿真结束后在数据显示 窗口中查看电路的S11参数和 S22参数的史密斯圆图，并在 频率2GHz处分别插入标记。
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从上图中可以看出，对于输入端口来说，反射系数已经很小了， 并且输入阻抗也接近负载阻抗50欧姆；但对于输出端口来说，反 射系数仍然不是很小，且输出阻抗与负载阻抗还有一定的差距。 （12）观察数据显示窗口中关于S12和S21的矩形图。从图中可以 看出，S12参数和S21参数也有一定的改善。
（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。
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（8）这样对晶体管进行直流工作点扫描的电路就完成了，单击工 具栏中的Simulate执行仿真，并等待仿真结束。
（9）仿真结束后，系统弹出数据显示窗口，由于使用的是仿真模 板，需要的仿真结果已经 出现在窗口中，图中就 是BJT的直流工作点扫描 曲线以及BJT的直流工作 点和功耗。
（二）低噪声放大器的 设计与仿真
晶体管直流工作点的扫描
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”。
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低噪声放大器设计指南1．低噪声放大器在通讯系统中的作用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 (1)min 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来说是至关重要的。
2． 低噪声放大器的主要技术指标：2．1 噪声系数NF噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即：out out inin N S N S NF //=对单级放大器而言，其噪声系数的计算为：222min |1)||1(||4opt s opt s n R NF NF Γ−Γ−Γ−Γ+=其中 F min 为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的， Γopt 、Rn 和Γs分别为获得 F min 时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。
对多级放大器而言，其噪声系数的计算为：NF=NF 1+(NF -1)/G 1+(NF -1)/G 1G +…… （4） 232其中NF n 为第n级放大器的噪声系数，G n 为第n级放大器的增益。
在某些噪声系数要求非常高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，常常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为：T e = T 0 ( NF – 1 ) （5）其中T e 为放大器的噪声温度，T 0 =2900 K，NF为放大器的噪声系数。
NF(dB) = 10LgNF （6）2． 2 放大器增益G：放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值：G=P out / P in （7）从式（4）中可见，提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态范围。
所以，一般来说低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。
2．3 输入输出的驻波比：低噪声放大器的输入输出驻波比表征了其输入输出回路的匹配情况，我们在设计低噪声放大器的匹配电路时，输入匹配网络一般为获得最小噪声而设计为接近最佳噪声匹配网络而不是最佳功率匹配网络，而输出匹配网络一般是为获得最大功率和最低驻波比而设计，所以，低噪声放大器的输入端总是存在某种失配。
这种失配在某些情况下会使系统不稳定，一般情况下，为了减小放大器输入端失配所引起的端口反射对系统的影响，可用插损很小的隔离器等其他措施来解决。
2．4反射系数：由式3可知，当Γs = Γopt 时，放大器的噪声系数最小，NF=NF min ，但此时从功率传输的角度来看，输入端是失配的，所以放大器的功率增益会降低，但有些时候为了获得最小噪声，适当的牺牲一些增益也低噪声放大器设计中经常采用的一种办法。
2．5放大器的动态范围（IIP3）：在低噪声放大器的设计中，应充分考虑整个接收机的动态范围，以免在接收机后级造成严重的非线性失真，一般应选择低噪声放大器的输入三阶交调点IIP3较高一点，至少比最大输入信号高30dB，以免大信号输入时产生非线性失真。
除以上各项外，低噪声放大器的工作频率、工作带宽及通带内的增益平坦度等指标也很重要，设计时要认真考虑。
3．低噪声放大器的设计方法：3.1 低噪声放大管的选择原则对微波电路中应用的低噪声放大管的主要要求是高增益和低噪声以及足够的动态范围，目前双极型低噪声管的工作频率可以达到几个千兆噪声系数为几个分贝，而砷化镓小信号的场效应管的工作频率更高，噪声系数可在1分贝以下。
我们在选取低噪声放大器管通常可以从以下几个方面进行考虑：1） 微波低噪声管的噪声系数足够小工作频段足够高，晶体管的f T一般要比工作频率高4倍以上，现在PHEMT 场效应管的噪声系数在2GHz可在0.5dB左右，工作频率高端可达到6GHz。
2） 微波低噪声管要有足够高的增益和高的动态范围,一般要求放大器工作增益大于10dB以上, 当输入信号达到系统最大值时由放大器非线性引起的交调产物小于系统本底噪声，对于ZXPCS大基站项目由于最大输入信号小于-44dBm，考虑到放大器13dB左右增益，我们选取了ATF34143 场效应管它的增益可达15dB，OIP3为30dBm左右。
3.2 输入输出匹配电路的设计原则对于单级晶体管放大器的噪声系数，如上式（3）所示，式（3）可以化成一个圆的表达式，即等噪声系数圆。
圆上每一点代表一个能产生恒定噪声系数NF的源反射系数。
如要获得需要的噪声系数，只要在圆图上画出对应于这个噪声系数的圆，然后将源阻抗匹配到这个圆上的一个点就行了。
实际设计中由于要兼顾到放大器的增益，通常我们不取最小噪声系数。
在对放大器进行单项化设计时（假定S12＝0），转移功率增益G T 可以由如下公式表示：G T =G 0G 1G 2 其中2210||S G =2111211|1|||1S G Γ−Γ−= ，2222222|1|||1S G Γ−Γ−= 对于特定的晶体管S 11、S 22是确定的， 不同的源反射系数Γ1 和负载反射系数Γ2 ，可以构成恒定增益圆，设计时只须将源和负载反射系数分别匹配到相应的圆上，便能得到相应的增益。
将恒定增益圆与等噪声系数圆结合起来设计，便能得到比较理想的结果。
另外设计中还要注意增益平坦设计主要是高端共轭匹配，低端校正，一般还需在多个中间频率上进行增益规定性校验，在高频应用时由于微波晶体管本身的增益一般随着频率的升高而降低，为了保证电路在低频率段的增益恒定和稳定性可以考虑在输入输出端采用高通匹配方式。
在以上的讨论中我们忽略了晶体管的反向传输系数，实际中微波场效应晶体管和双极性晶体管都存在内部反馈，微波管的S 12就表示内部反馈量，它是电压波的反向传输系数。
S 12越大，内部反馈越强，反馈量达到一定强度时，将会引起放大器稳定性变坏，甚至产生自激振荡。
微波管的S 21代表电压波的正向传输系数，也就是放大倍数。
S 21越大，则放大以后的功率越强。
在同样的反馈系数S 12的情况下，S 21越大当然反馈的功率也越强，因此S 21也影响放大器的稳定性。
一个微波管的射频绝对稳定条件是12122112222211〉+−−=S S D S S K 2112211S S 1S －〈 2112222S S 1S －〈其中21122211S S S S D －＝K 称为稳定性判别系数，K 大于1是稳定状态，只有当式（2－4）中的三个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。
实际设计时为了保证低噪声放大器稳定工作还要注意使放大器避开潜在不稳定区。
为改善微波管自身稳定性，有以下几种方式：1）串接阻抗负反馈在MES FET 的源极和地之间串接一个阻抗元件，从而构成负反馈电路。
对于双极晶体管则是在发射极经反馈元件接地。
在实际的微波放大器电路中，电路尺寸很小，外接阻抗元件难以实现，因此反馈元件常用一段微带线来代替，它相当于电感性元件的负反馈。
2） 用铁氧体隔离器铁氧体隔离器应该加在天线与放大器之间，假定铁氧体隔离器的正向功率衰减微为α，反向功率衰减为β，且α≥1，β>1。
则Γ＝αβ0ΓΓ0为加隔离器前的反射系数，Γ为加隔离器后的反射系数。
用以改善稳定性的隔离器应该具有的特性是：(1) 频带必须很宽，要能够覆盖低噪声放大器不稳定频率范围；(2) 反向隔离度并不要求太高；(3) 正向衰减只需保证工作频带之内有较小衰减，以免影响整机噪声系数，而工作频带外，则没有要求。
(4) 隔离器本身端口驻波比要小。
3）稳定衰减器Π型阻性衰减器是一种简易可行的改善放大器稳定性的措施，通常接在低噪声放大器末级输出口，有时也可以加在低噪声放大器内的级间，由于衰减器是阻型衰减，不能加在输入口或前级的级间，以免影响噪声系数。
在不少情况下，放大器输出口潜在不稳定区较大，在输出端加Π型阻性衰减器，对改善稳定性相当有效。
3.3电路中需要注意的一些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，放大器的输入端应尽量避免直接连接到偏置电阻上。
用于低噪声放大器的印制板应具有损耗小，易于加工，性质稳定的特点，材料的物理和电气性能均匀（特别是介电常数和厚度），同时对材料的表面光洁度有一定要求，通常我们可以采用以FR-4（介电常数4~5之间），为基片的 板材，如电路要求较高可采用以氧化铝陶瓷等材料为基片的微波板材，在PCB 布板中则要考虑到邻近相关电路的影响，注意滤波、接地和外电路干扰问题设计中要满足电磁兼容设计原则。
4． 目前低噪声放大器方面的设计手段。
目前低噪声放大器的设计普遍采用CAD 的方法进行仿真，国内较流行的有EESOF、MWOffice ADS 等软件。
相对而言Agilent 公司的ADS 功能强大、简明直观应用范围较广，我公司的LNA基本上都采用了ADS进行了仿真效果良好。
5． 目前同行业低噪放的发展水平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。