LNAADS设计低噪声放大器的详细步骤

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ADS设计低噪声放大器的详细步骤课件PPT

ADS软件基本操作
01
创建新工程
通过菜单栏或工具栏选择“文件”->“新建”->“工程”，命名并选
择工程保存位置。
02 03
创建电路图
在工程浏览器中右键单击“Circuit Design”文件夹，选择“New”>“Circuit Design”，命名并选择保存位置。在电路图编辑器中绘制电路图，使用元件库添加元件符号，并连接电路。
菜单栏包含文件、编辑、视图、仿真等常用命令。
工具栏提供了常用命令的快捷方式，方便用户快速执行操作。
工程浏览器用于管理工程文件和电路元件，方便用户组织和查找相关资源。
电路图编辑器用于绘制和编辑电路图，支持多种元件符号和连线方式。
仿真结果显示窗口用于显示仿真结果和分析数据，支持多种图表和报告输出。
03 低噪声放大器设计基础
低噪声放大器概述
01
低噪声放大器是一种电子器件，用于放大微弱信号，通常用于接收机前端，提高信号的信噪比。
02
低噪声放大器通常采用晶体管作为放大元件，通过合理的设计和匹配电路，实现低噪声、高线性度和宽频带放大。
低噪声放大器设计原理
01
02
03
04
低噪声放大器设计主要关注噪声系数、增益和线性度等性能
设置仿真参数
在仿真结果显示窗口中设置仿真参数，如仿真类型、扫描参数、收敛方法等。
ADS软件基本操作
运行仿真
点击仿真结果显示窗口中的 “Simulate”按钮，开始运行仿真。仿真完成后，结果将显示在仿真结果显示窗口中。
分析仿真结果
可以使用仿真结果显示窗口中的图表和报告工具对仿真结果进行分析和评估。根据需要调整电路参数或重新进行仿真，以达到最佳性能。

(完整word版)基于ADS的LNA设计

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。

低噪声放大器(LNA)仿真与设计ADS.ppt

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三、低噪声放大器基础知识
（3）噪声系数放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决于器件和电路设计。（4）动态范围放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。
与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ; 资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，源端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它表示放大器增益的最大潜力; 转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之比，与两端阻抗都有关。
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三、低噪声放大器基础知识
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三、低噪声放大器基础知识
1.3 放大器常用元器件
1.两端负阻的二极管器件
变容二极管：参量放大
隧道二极管：隧道效应耿氏二极管：转移电子碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，
但是两端口器件实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定性较差，调试工作困难。
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一、电路噪声的定义与分析
1.2 噪声的分类
内部噪声，在没有施加外部电流的情况下所能够观察到的噪声：电阻的热噪声额外噪声，只有施加外部电流的情况下才能够观察到的噪声： 1/f噪声散粒噪声外部噪声，环境噪声外部电子干扰噪声
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一、电路噪声的定义与分析
1.3 热噪声的定义
导体中的噪声功率表示为： P k T f k T B （1） n 其中K为波尔兹曼常数，T是绝对温度用K表示，

ADS设计低噪声放大器的详细步骤课件

分析了低噪声放大器在未来新兴领域中的应用前景，如物联网、无人驾驶和智能家居等。
系统集成与优化
讨论了未来低噪声放大器在系统集成中的优化方法，包括功耗、尺寸和可靠性等方面的改进。
标准化与可靠性
探讨了未来低噪声放大器设计的标准化和可靠性问题，以提高产品的互操作性和稳定性。
THANKS
感谢观括菜单栏、工具栏、工作区和状态栏等部分。
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工作区
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状态栏
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04
对信号的影响。
设计实例二：复杂低噪声放大器
总结词
自动增益控制
复杂低噪声放大器在简单低噪声放大器的基础上增加了更多的功能和优化措施，以适应更复杂的应用需求。
通过反馈控制电路，实现增益的自动调整，确保输出信号的稳定。
抑制谐波失真
多频段设计
通过使用负反馈技术，减小信号的谐波失真，提高信号质量。
针对不同频段的应用需求，设计多频段低噪声放大器，实现宽频带信号的放大。
确定功耗
根据应用场景和便携性要求，设定低噪声放大器的功耗，以
确保设备的续航能力。
选择合适的器件
选择合适的晶体管
根据设计目标和工艺条件，选择合适的晶体管类型和型号，以满足性能和成本要求。
选择合适的电阻和电容
根据电路设计和性能要求，选择合适的电阻和电容，以确保电路的稳定性和性能。
建立电路模型
课程目标
1
了解低噪声放大器的基本概念、原理和应用。

利用ADS设计低噪声放大器LNA

利用ADS 设计LNA低噪声放大器设计的依据和步骤：•满足规定的技术指标噪声系数（或噪声温度）；功率增益；增益平坦度；工作频带；动态范围输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为50Ω步骤：• 放大器级数（对于我们，为了便于设计和学习，通常选择一级） • 晶体管选择 • 电路拓扑结构 • 电路初步设计•用CAD 软件进行设计、优化、仿真模拟一、低噪声放大器的主要技术指标1．LNA 的噪声系数和噪声温度放大器的噪声系数NF 可定义如下outout in in N S N S NF //=式中，NF 为微波部件的噪声系数；S in ，N in 分别为输入端的信号功率和噪声功率； S out ，N out 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：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。

通常，噪声系数用分贝数表示，此时)lg(10)(NF dB NF =放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度T e 来表达。

噪声温度T e 与噪声系数NF 的关系是)1(0-⋅=NF T T e 式中，T 0为环境温度，通常取为293K 。

2．LNA 的功率增益、相关增益与增益平坦度微波放大器功率增益有多种定义，比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。

对于实际的低噪音放大器，功率增益通常是指信源和负载都是50Ω标准阻抗情况下实功率增益的大小还会影响整机噪声系数，下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式： (112)13121+-+-+=G G N G N N N f f f f其中：f N －放大器整机噪声系数；321f f f N N N ，，－分别为第1，2，3级的噪声系数；21G G ，－分别为第1，2级功率增益。

从上面的讨论可以知道，当前级增益G 1和G 2足够大的时候，整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。

因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。

作为成品微波低噪音放大器的功率增益，一般是20－50dB 范围。

基于ads的低噪声放大器设计

基于ADS 的低噪声放大器设计[摘要]伴随着无线通信和CMOS 工艺的发展，让基于CMOS 工艺下的射频集成电路设计成为目前研究热点。

本文主要是设计低噪声放大器，决定着接收机整体性能的关键模块。

它需要具有低噪声、良好的增益、线性度、较低的功耗和合适的输入输出匹配。

本文是基于TSMC 0.18umCMOS 工艺并运用电感源极负反馈与共源共栅结构的结合作为设计低噪声放大器的基本框架，并采用ADS 软件对电路图进行仿真，对初步仿真结果进行进一步分析,处理的难点在于这些参数是密不可分的，因此要对它们进行折衷的考虑分析、优化调谐操作等等。

仿真结果为：在5.2GHz 处，输入输出回波放射系数与都小于-30dB, 增益值11S 22S 为14.106dB ，功耗为38mA ，噪声系数为1.228dB,1dB 压缩点为-11.2021S dBm,三阶互调点为-2.5dBm 。

以上结果均满足预先的设计指标要求。

[关键词] 低噪声放大器 ADS 仿真 CMOS 工艺电感源极负反馈共源共栅Low Noise Amplifier design besed on ADSZheng pengdaNO: 2011850022, Electronic science and technology major, 2015,Information Engineering College of Jimei UniversityAbstract: With the development of wireless communication technologies and CMOS tec-hnolo gy, let radio frequency integrated circuit design based on CMOS process has become the hot topic of the current research. This paper is to design the low noise amplifier whi-cth is the key to t he overall performance of the receiver module. It has required low noise,good gain and linearity, l ow power consumption, the appropriate input and output matching. This paper is based on TSMC 0.18 um CMOS process and cascode topology with induct-ive source degenration negative feedb ack as the basic framework of the design of low noi-se amplifier. The circuit diagram of low noise amplifier with ADS software simulation. Forpr-eliminary simulation results for further analysis, deal with thedifficulty is that these paramet-ers are inseparable, so want to compromise their consideration analysis, optimization andtuning operation and so on. Simulation results : at 5.2 GHz, input and output echo radiati-on coefficient and are less than 30 dB, the gain value of 14.106 dB, power consumptionis 38 ma, noise coefficient is 1.228 dB, 1 dB compression poi-nt for -11.20 dBm, The thirdorder intermodulation point of 2.5 dBm. These results can satisfy the requirements of desi-gn index of the advance.Key words : Low Noise Amplifier, ADS simulation, CMOS technology, Cascode topology with inductive source degenration引言 (1)第1章低噪声放大器的基本原理以及性能参数 (2)1.1 基本概念 (2)1.2 低噪声放大器性能参数的介绍 (3)第2章低噪声放大器的方案设计 (7)2.1 电感源极负反馈结构的采用以及相应的参数介绍 (7)2.2 共源共栅结构（Cascode）的低噪声放大器 (8)2.3 单端和差分放大器 (9)第3章低噪声放大器的电路设计与仿真结果 (11)3.1 低噪声放大器的电路图设计 (11)3.1.1 低噪声放大器设计的性能指标要求 (11)3.1.2 低噪声放大器（LNA）的电路图 (12)3.2 仿真结果电路图 (12)3.3 仿真结果分析 (13)3.3.1 DC直流仿真 (13)3.3.2 S参数的仿真 (14)3.3.3 S 参数的调谐模式 (16)3.3.4 1dB压缩点仿真 (19)3.3.5 三阶互调仿真 (21)3.3.6 低噪声放大器的仿真结果指标值 (22)结论 (23)致谢语 (24)[参考文献] (25)近年来，随着无线通信技术被大规模应用到社会生活中的各个领域，如：GPS全球卫星定位系统、无线局域网WLAN、雷达、遥感遥控、移动通信、无线接入系统（蓝牙）、高速语音、蜂窝式个人通信与基地站、智能交通系统等等，射频无线通信技术在现代生活中就扮演着举足轻重的角色，它的高度机动性和灵活性使它的应用日益广泛。

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。

基于ADS的低噪放大器设计

xxx研究生射频电路课程报告基于ADS的低噪放大器设计学生：xxx学号：xxx指导教师：xxx专业：电子与通信工程Xxxxxx二O一三年十一月目录 (1)1 引言 (2)1.1低噪声放大器设计理论 (2)1.2低噪声放大器设计步骤 (2)1.3本次设计主要性能指标 (2)1.4小结 (3)2 低噪声放大器设计 (4)2.1晶体管的选择和下载 (4)2.2直流分析 (4)2.3偏置电路的设计 (5)2.4稳定性分析 (6)2.5噪声系数圆和输入匹配 (8)2.6最大增益的输出匹配 (12)2.7匹配网络的实现 (14)2.8原理图仿真 (15)2.9小结 (16)1.1 低噪声放大器设计理论低噪声放大器的设计目标就是在选择适当的晶体管后，通过设计合适的输入输出匹配网络来达到极低的噪声系数的同时获得一定的增益，通常在设计中采用折中的方案来达到设计要求。

在LNA的设计中，需要考虑的最重要的几个因素如下：放大器的稳定性：设计射频放大器时，必须优先考虑电路稳定性。

稳定性是指放大器抑制环境变化维持正常工作特性的能力。

在设计中，绝对稳定系数K 必须大于1，放大器才能达到绝对稳定。

放大器的功率增益：对输入信号进行放大是放大器最重要的任务，因此在放大器的设计中增益指标的完成很是重要，而我们通常所说的增益主要指转换功率增益G。

放大器输入输出驻波比：驻波比反映了信源与晶体管及晶体管与负载之间的失配程度，所以设计时要求驻波比要保持在特定指标之下。

放大器的噪声：对放大器来说，噪声的存在对整个设计有重要影响，在低噪声的前提下对信号进行放大是对放大器的基本要求。

1.2 低噪声放大器设计步骤晶体管的选择、下载与安装；直流分析；偏置电路设计；稳定性分析；噪声系数圆和输入匹配；匹配网络的实现；原理图仿真。

1.3 本次设计主要性能指标中心频率fo=5.8GHz；带宽B=300MHz；增益G=15dB；噪声系数Nf小于等于3dB；Zin=Zout=50Ω。

ADS设计低噪声放大器

低噪声放大器设计的依据和步骤：满足规定的技术指标：噪声系数（或噪声；功率增益；增益平坦度；工作频带；动态范围；输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为 50□步骤：放大器级数（为了便于设计和学习，我们选择一级）晶体管选择电路拓朴结构电路初步设计用 CAD 软件（如 ADS2009）进行设计、优化、仿真模拟一、低噪声放大器的主要技术指标1．LNA 的噪声系数和噪声温度放大器的噪声系数 NF 可定义如下NF = S in / NinS out / N out式中，NF 为微波部件的噪声系数；S in ，N in 分别为输入端的信号功率和噪声功率；S out ，N out 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：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。

通常，噪声系数用分贝数表示，此时NF (dB ) = 10 lg( N F )放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度 T e 来表达。

噪声温度 T e 与噪声系数 NF 的关系是T e = T 0 ⋅ ( N F - 1)式中，T 0 为环境温度，通常取为 293K 。

2．LNA 的功率增益、相关增益与增益平坦度微波放大器功率增益有多种定义，比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。

对于实际的低噪音放大器，功率增益通常是指信源和负载都是 50Ω 标准阻抗情况下实测的增益。

实际测量时，常用插入法，即用功率计先测信号源能给出的功率 P 1；再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率 P 2，功率增益就是G =P 2P 11 2 2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 G 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 。

功率增益的大小还会影响整机噪声系数，下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式：N f 2 - 1N f 3 - 1N f = N f 1 + G + G G + ...1 1 2其中： N f －放大器整机噪声系数；N f 1，N f 2，N f 3为第 1，2，3 级的噪声系数；－分别G ，G －分别为第 1，2 级功率增益。

利用ADS设计低噪声放大器LNA

噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。

通常，噪声系数用分贝数表示，此时)lg(10)(NF dB NF =放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度T e 来表达。

噪声温度T e 与噪声系数NF 的关系是)1(0-⋅=NF T T e 式中，T 0为环境温度，通常取为293K 。

2．LNA 的功率增益、相关增益与增益平坦度微波放大器功率增益有多种定义，比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。

从上面的讨论可以知道，当前级增益G 1和G 2足够大的时候，整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。

因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。

作为成品微波低噪音放大器的功率增益，一般是20－50dB 范围。

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。

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。

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。

基于ADS仿真的低噪声放大器设计

基于ADS仿真的低噪声放大器设计类别：模拟技术1 引言低噪声放大器(LNA)位于射频接收机的前端，其主要功能是对微弱信号进行低噪声放大。

在低噪声放大器的设计过程中，要综合考虑其放大能力、噪声系数和匹配等因素，这需要大量的理论计算和smith圆图分析，给设计工作带来困难。

Advanced Design System(ADS)软件是Agilent公司在HPEESOF系列EDA软件基础上发展完善的综合设计软件，内含很多进行小信号放大器设计的控件，能实现大量的计算和smith圆图分析。

以下将介绍如何利用ADS设计和仿真低噪声放大器。

2 低噪声放大器的设计理论图1是放大器电路原理框图，其中r 表示源反射系数，r 表示负载反射系数。

不同的r 和r。

．将影响放大器的稳定性、噪声系数、增益、驻波等参数。

设计放大器的过程就是根据放大器的s参数，以及噪声系数、增益、驻波等的要求来确定TS和TL，然后根据TS和TL 确定输入、输出匹配网络。

图1 晶体管放大器电路原理框图低噪声放大器主要指标是噪声系数Ts ，其与源反射系数的关系如下：其中电阻，Topt是最佳源反射系数。

当Ts=Topt时，可以获得最低噪声系数 NFmin。

一般的低噪声放大器的输入匹配电路是按照噪声最佳来设计的，为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比，输出端采用输出共扼匹配。

3 低噪声放大器设计仿真和优化3．1 设计目标低噪声放大器设计的关键是电路的第一级。

对于低噪声放大器的第二级及后续电路，可以使用MMIC微波单片放大器来完成，其设计相对来说比较简单。

利用ATF一33143完成电路第一级的设计目标是：频率：1260MHz一1280MHz；增益：≥10dB；噪声系数：≤0．5dB；输入驻波比：≤1．5；输出驻波比：≤1．5。

3．2 仿真设计(1)建立模型上网下载ATF一33143的器件手册，其器件手册中提供了标准模型 J。

(2)确定工作点及偏置电路根据芯片在各直流工作点条件下的性能选择直流工作点。

利用ADS设计低噪声放大器

ｂｌｂｌｂ２
射对系统的影响，可用插损很小的隔离器等措施来解决。从功率传输的角度来看，输入端的失配，放大器的功率增益也会降低，但有些时候为了获得最小噪声，适当的牺牲些增益也是ＬＡ设计中经常采用的一种办法。Ｎ
一
１放大器的动态范围（Ｐ）．４Ｉ３：Ｉ（）２
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。放大能力、噪声性能是ＬＡ的关键指标，Ｎ直接
（）３
从式（）２中可见，提高ＬＡ的增益对降低整机的噪Ｎ
但Ｎ影响着接收系统的性能；在接收系统其它条件特定的条件声系数非常有利，ＬＡ的增益过高会影响整个接收机一般来说ＬＡ的增益确定应与系统Ｎ下，接收系统灵敏度随着噪声系数的降低而提高；因此设的动态范围。所以，的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。计高性能的ＬＡ是提高接收系统性能的关键环节。Ｎ
在ＬＡ的设计中，Ｎ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人三阶交调点Ｉ３Ｉ较高一点，Ｐ至少
比最大输入信号高３ｄ，０Ｂ以免大信号输入时产生非线性失真。除以上各项外，ＮＬＡ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。
匹配点。在设计ＬＡ的匹配电路时，Ｎ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式中， Ⅳ 波部件的噪声系数； Ⅳ｜入端的最佳功率匹配网络，而输出匹配网络一般是为获得最大Ｊ，ｓ＿输ＬＡ信号功率和噪声功率；，输出端的信号功率和噪功率和最低驻波比而设计，所以，Ｎ的输入端总是存。声功率。在某种失配。这种失配在某些情况下会使系统不稳定，一噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于般隋况下，为了减小放大器输入端失配所引起的端口反

低噪声放大器的设计方法解读

4.2 晶体管稳定性设计
? 原理图窗口左上角下拉列表选择在左侧工具栏中选择，在原理图中添加两个term后连接电路如下图所示。
4.2 晶体管稳定性设计(续)
? 左侧工具栏中选择和，分别在原理图中放置一个 s参数仿真控件和一个环境变量控制控件。并如右图所示将 OPTIONS 控件中的噪声仿真温度Temp 改为IEEE标准温度 16.85 0C
? 点击Apply，稍后会显示查找结果如右图。其中前缀为ph表示晶体管大信号模型，使用时需要添加一定的偏置电路；前缀为sp的表示晶体管s参数模型，是在特定偏置条件下，一定频段范围内测试得到的晶体管s参数，可以直接使用，但是不能用来进行直流偏置仿真。一般sp模型用于电路的初始设计，这种模型由于是基于测试的结果，因此精度最好
4.3 等噪声系数圆和等增益圆（续）
? 重复以上操作，分别插入增益为MaxGain1-0.5 dB， MaxGain11.0 dB和MaxGain1-1.5 dB三个等增益圆的计算公式。类似的方法再添加两个等噪声系数圆的计算公式。等噪声系数圆的调用函数为ns_circle(Nf,NFmin,Sopt,Rn/50,101)，其中第一个参数为所要求的噪声系数水平，单位为dB，其他参数的意义参见相应的help 文档。
? 选择在原理图中插入公式： Mag_delta=mag(S11*S22-S12*S21)
4.2 晶体管稳定性设计(续)
? 点击或按下F7开始仿真 ? 仿真结束后弹出数据显示窗口。点击左边工具栏中
的，采用数据列表的方式显示K,Mag_delta,以及晶体管噪声参数Rn,Sopt,和NFmin如下图所示。结果 Mag_delta<1,K<1,说明晶体管是潜在稳定的，因此有必要进行稳定性设计