低噪放设计
S波段低噪放设计
电路则 采用共 扼匹 配。输入 匹配 电路 在达 到最佳 噪声 时 ，放 大器 的输入 阻抗未 必恰好 与信 号源 阻抗 匹 配 ，因而 功率 放 大倍 数不 是最 大 。设 计 放大 器 时 ，首先 考虑 的是 噪声 尽可 能
噪 声 ｇａ ４ Ｉ ． ． ｔ￣－ｏ９ Ｂ．增益 大 ＂３ ｄ － ｄ Ｉ ０
低 噪声 放 大 器 主要 功 能 是将 来 自天 线 的低 电压 信 号 进行 小 信 号 放大 。前 级 放大 器 的
噪声 系 数对 整个 微 波 系统 的噪声 影 响最 大 ，它 的增益 将 决定 对后 级 电路 的噪声 抑制 程 度 ．
Ｏ八 一 科 技
Ｓ波 段 低 噪 放 设 计
・ ３・ ３
Ｓ 波 段 低 噪 放 设 计
田耕 郑光 华 杨 玻
６ １３） １７ １
（ 中国兵器 装备 集 团成都 火控 技术 中心 成都
摘
要 ：本 文使 用Ａ 设 计 并制 作 了Ｓ 段 的 低噪 声放 大 器 。在 整 个 频段 内 Ｄｓ 频 噪声 系数 增益
Ｏ八 一科技
Ｓ波段低 噪放 设计
用 Ａ Ｓ 进行 低 噪声放 大器 的仿真 与 优化 设计 。 Ｄ
２ 主 要 技 术 指 标
（ ）工作 频 率 ： Ｓ频 段 １
（ ）噪声 系数 ： ≤０９ Ｂ ２ ．ｄ
（ ）增益 ： ３ ≥３ Ｂ Ｏｄ （ ）增益 平坦 度 ：≤± ．ｄ ４ Ｏ７ Ｂ
（ ）输 入输 出阻抗 ：５ １ ５ ０２
低 。其 次才考 虑增益 的问题 。因此 。牺牲一 点增益 来换取 噪声 系数 的降低 是必 要的 ，两者 之间应 该取 一个 合适 的折 中 。Ｌ Ａ 采用 两级放 大 的方 式来 实现 。为使 放 大器 具有 更低 的 Ｎ 噪声 。第一 级 的工 作 点应 根据 最 小噪 声 系数来 选 取最 佳 的工 作 电流 。为 保 证有 足够 的增
ansysdesigner8低噪放设计
ansysdesigner8低噪放设计一、概述在电子设备中，噪声是一个常见的问题，特别是在放大器设计中。
为了解决这个问题，ANSYS Designer 8提供了一种低噪声放大器设计的解决方案。
本文将详细探讨如何使用ANSYS Designer 8进行低噪声放大器设计。
二、低噪声放大器的原理低噪声放大器是一种能够在放大信号的同时尽量减小噪声的放大器。
在设计低噪声放大器时，需要考虑以下几个方面：1. 前端放大器的设计前端放大器是低噪声放大器的核心部分，它负责放大输入信号并尽量减小噪声。
在ANSYS Designer 8中，可以使用各种电路元件和模块来设计前端放大器，如晶体管、电容和电感等。
2. 信号传输线的设计信号传输线在低噪声放大器中起到了关键的作用。
为了减小噪声的干扰，需要设计合适的传输线，如微带线或同轴电缆等。
3. 电源噪声的抑制电源噪声是低噪声放大器中常见的问题之一。
为了抑制电源噪声，可以使用滤波器、稳压器等电路元件来减小噪声的干扰。
三、ANSYS Designer 8的功能ANSYS Designer 8是一款功能强大的电子设计自动化工具，它提供了一系列的功能来帮助设计低噪声放大器。
1. 电路仿真ANSYS Designer 8可以对设计的低噪声放大器进行电路仿真，以评估其性能。
通过仿真，可以分析放大器的增益、带宽和噪声等参数，并进行优化。
2. 参数优化ANSYS Designer 8提供了参数优化功能，可以根据设计要求自动调整电路参数，以达到最佳的性能。
通过参数优化，可以实现低噪声放大器的最佳设计。
3. 噪声分析ANSYS Designer 8可以进行噪声分析，以评估低噪声放大器的噪声性能。
通过噪声分析，可以了解噪声源的贡献，并采取相应的措施来减小噪声。
4. PCB布局ANSYS Designer 8还提供了PCB布局功能，可以帮助设计人员进行电路布局，以减小噪声的干扰。
通过合理的布局，可以有效地减小电路中的噪声。
ansysdesigner8低噪放设计
ansysdesigner8低噪放设计【原创实用版】目录1.ANSYS Designer 8 低噪放设计概述2.设计流程与方法3.设计要素与技巧4.设计实例与结果分析5.总结与展望正文【ANSYS Designer 8 低噪放设计概述】ANSYS Designer 8 是一款专业的电子设计自动化（EDA）软件，广泛应用于各种电子设备的设计与分析。
低噪放设计，即低噪声放大器设计，是该软件在射频微波领域中的一个重要应用。
通过 ANSYS Designer 8，工程师可以轻松地完成低噪放设计的各个环节，从而实现性能优异的低噪声放大器。
【设计流程与方法】低噪放设计的基本流程可以分为以下几个步骤：1.需求分析：明确设计的目标和性能指标，如增益、噪声系数、输入输出阻抗等。
2.方案选择：根据需求分析，选择合适的放大器架构，如线性放大器、反馈放大器等。
3.元器件选型与布局：根据设计方案，选择合适的元器件，并进行合理的布局。
4.参数优化：通过调整元器件参数，优化放大器的性能。
5.仿真验证：对设计方案进行仿真验证，以确保放大器性能满足需求。
6.测试与调试：对实际制作出的放大器进行测试与调试，以验证其性能。
【设计要素与技巧】在进行低噪放设计时，以下几个要素和技巧需要特别注意：1.选择合适的放大器架构：不同的放大器架构对性能影响很大，应根据需求选择最合适的架构。
2.选用高品质元器件：元器件的性能直接影响放大器的性能，应选择性能优良、可靠性高的元器件。
3.合理布局：良好的布局可以减小信号干扰，提高放大器性能。
4.参数优化：通过调整元器件参数，可以有效提高放大器性能，但需要注意避免过度优化。
5.仿真验证：仿真验证是设计过程中非常重要的一环，可以及时发现问题，避免盲目制作实际产品。
【设计实例与结果分析】假设我们需要设计一款增益为 20dB，噪声系数为 2dB，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为 50Ω的低噪声放大器。
通过 ANSYS Designer 8，我们可以按照以下步骤完成设计：1.创建项目，导入所需元器件库。
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..
5） C
C 0 VBC 1 0
n
反偏集电结电容
6） 7）
Ccs 集电结与衬底间的势垒电容
rbb ' 、ree 、 rcc 为各极的体电阻
大倍数下降为 1 时的频率
8） 特征频率 fT 定义为共射输出短路电流放
gm gm fT 2 (C C ) 2 C
3） 有源偏置电路
有源偏置电路具有相 当出色的温度稳定性，但 同时也带来了元件数目增 多，电路结构复杂等缺点。 在放大器的温度稳定性要 求比较高的时候，可以考 虑采用这种偏置电路。
有源偏置电路
3）传输线偏置电路
传输线偏置电路
传输线偏置法可以抑制偶次谐波，并且还可以 改善放大器的稳定性。
固定基流偏置电路
IIP3
Input VSWR
－11.1dBm
1.5
－3dBm
1.2
Output VSWR
隔 离
3.1
21dB
1.4
21dB
从表中可以看出，低噪声放大器的主要指标为： 噪声系数 增益 线性范围
输入输出阻抗的匹配
功耗
输入输出的隔离
以上各项指标并不独立，是相互关联的，在 设计中如何折中，兼须各项在指标，是设计的 重点也是难点。
C gd ---漏极与源极电容
rG 、 rS 、 rD 分别为各极的欧姆电阻，rds 是漏源电
阻， R 是串联栅极电阻 i
对于GaAs FET ，这些参数的典型值为
Ri 7
C gs 0.3 pF
rds 400 Cds 0.12 pF
gm 40mS
C gd 0.01 pF
基极分压射极偏置电路
低噪放设计
当前级增益 G1 和 G2 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。
放大器技术指标—增益平坦度 6
增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏，常用最 高增益与最小增益之差，即△G(dB)表示，如下图所示。
功率增益与噪声系数
5
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：
Nf
N f1
N f 2 1 G1
N f 3 1 ... G1G2
其中： N f －放大器整机噪声系数； N f 1，N f 2，N f 3 －分别为第 1，2，3 级的噪声系数；
G1，G2 －分别为第 1，2 级功率增益。从上面的讨论可以知道，
当输入匹配电路不能使信源反射系数S和最佳反
射系数opt（噪声系数最小时的反射系数）相等时， 放大器噪声将增大。由于S是复数，不同的S值有 可能得到相同的噪声系数，在圆图上噪声系数等值 线为一圆，叫等噪声圆。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 15
等噪声源、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入 匹配电路的依据。
级间共轭匹配时应有
Zin = ZT1*
图6-10 放大器的级间匹配电路
Zout = ZT2*
由于级间匹配电路是电抗性匹配，它的输入和输出必然同时达
到共轭匹配。
如果级间电路是第1级微波管后面的电路，除了增益匹配之外， 对它还有两个要求：
（1）按低噪声设计，使第2级要有足够低的噪声
（2）要兼顾第1级输入驻波比。
P3
Z0
输入
匹配
低噪放的工艺流程
低噪放的工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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低噪放的设计
1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.230 1.259 6.825 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 10
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
15
等噪声源、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入 匹配电路的依据。
低噪声放大器设计的依据与步骤 16
依据： 1. 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 2. 1. 2. 3. 4. 5. 输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为50 放大器级数 晶体管选择 电路拓朴结构 电路初步设计 用CAD软件进行设计、优化、仿真模拟 步骤：
9
放大器技术指标— 放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗
9
低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电 路是按照噪声最佳来设计的，其结果会偏离驻波比最 佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。 此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益 特性大体上都是按每倍频程以6dB规律随频率升高而 下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹 配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下， 只能采用低频段失配的方法来压低增益，以保持带内 增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升 高。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
14
输入、输出不匹配时，增益将下降。因为负载 是复数，有可能在不同的负载下得到相同的输 出，经分析在圆图上，等增益线为一圆，这个 圆叫等增益圆。 当输入匹配电路不能使信源反射系数ΓS和最佳反
低噪放的饱和输出功率
低噪放的饱和输出功率低噪放的饱和输出功率1. 引言：低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中的关键组件之一。
它的作用是将微弱的信号放大到可处理范围内，同时尽量减少噪声的引入。
而传统的放大器在放大信号的同时会引入噪声，因此如何在放大的同时尽量减少噪声的影响成为了研究的重点。
2. 低噪放的概念和定义：低噪声放大器主要通过优化设计和选择合适的材料来实现。
在高频电路中，以低噪声为目标的设计要求其输入和输出之间的信号串扰尽量小，并且在输入和输出电阻之间保持高输入和输出阻抗，以减少噪声回流。
而在饱和输出功率方面，低噪声放大器在尽量保持较低噪声性能的还能提供较高的输出功率。
3. 低噪放的设计原则：为了实现低噪声放大器的饱和输出功率，设计者需要在以下几个方面进行考虑和优化：3.1. 选择合适的工作频段和技术方案：低噪声放大器适用于各种应用场景，包括射频、通信、卫星通信等。
在选择工作频段时，需要考虑信号的特性、系统的要求以及材料和器件的可用性等因素，以便实现最佳的性能。
3.2. 优化电路结构和拓扑：对于低噪声放大器的饱和输出功率，合理的电路结构和拓扑设计是至关重要的。
可以采用共源共栅极(共源极)放大器、共基极（共射极）放大器、共基极（共射极）放大器以及双门级共基（共射）放大器等不同的电路结构和拓扑。
3.3. 选择合适的材料和器件：选择低噪声放大器所需要的材料和器件对于性能的优化起到了至关重要的作用。
目前，一些常用的材料和器件包括氮化硅、砷化铟、砷化镓、二氧化钛、砷化锗等。
这些材料和器件具有高频特性好、噪音系数低、功率饱和性能优秀等特点。
4. 低噪放的挑战和解决办法：在实现低噪声放大器的饱和输出功率时，还存在一些挑战需要解决。
首先是如何在平衡低噪声和高增益的同时保持饱和输出功率，这需要进行合理的电路结构设计和参数调整。
其次是如何克服器件之间的耦合效应，减小信号串扰和噪声回流。
最后是如何利用先进的设计和制造技术来提高整体的性能。
低噪声放大器
低噪声放大器1. 引言低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是一种广泛应用于无线通信系统中的重要电路器件。
它的主要功能是将来自天线的微弱信号放大到一个足够强度，以便后续电路可以有效地处理。
在无线通信系统中，LNAs通常作为接收链路的第一级放大器，承担着放大微弱信号、增加系统灵敏度、提高信噪比的关键任务。
本文将介绍低噪声放大器的工作原理、性能指标以及常见的设计技术，希望能帮助读者更好地理解和应用低噪声放大器。
2. 工作原理低噪声放大器的工作原理与一般放大器相似，都是通过引入外部直流电源，利用放大元件（例如晶体管）的放大特性，将输入信号放大到所需的幅度。
与一般放大器不同的是，低噪声放大器在设计上注重将输入端的噪声最小化。
这是因为在无线通信系统中，接收链路中的噪声是非常重要的考量因素。
LNAs需要尽可能地放大微弱信号，同时不引入过多的噪声，以保持系统的信噪比。
为了实现低噪声的放大，低噪声放大器采用了一系列的设计技术和电路拓扑。
接下来，我们将介绍一些常见的设计技术。
3. 设计技术3.1 硅锗杂化放大器硅锗杂化放大器是一种常见的低噪声放大器设计技术。
它采用硅和锗两种材料的结合，兼具硅和锗的优点。
硅材料具有良好的集成性能和工艺制造能力，而锗材料具有较高的迁移率和较低的噪声系数。
因此，硅锗杂化放大器能够在保持良好集成性能的同时，实现较低的噪声指标。
3.2 噪声系数优化噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要指标之一。
为了优化噪声系数，设计者可以采用一系列的技术手段，例如：•尽量采用低噪声的放大元件，例如高迁移率的晶体管；•优化电源的供电电压和电流，以减小噪声；•使用电流源对放大电路进行偏置，以提高放大器的线性度。
3.3 反馈放大器设计反馈放大器是一种常用的放大器设计技术，也可以应用于低噪声放大器的设计中。
通过适当选择反馈回路的参数和拓扑结构，可以有效地减小放大器的噪声系数。
在反馈放大器中，一部分输出信号经过反馈回路与输入信号相叠加，形成反馈信号，从而减小噪声。
射频通信电路第五章 低噪放(设计例) 5-3
M2 L3 C
低噪放的性能模拟结果
参数 增益
噪声系数
数值 20.7dB 2.4 dB -27 dB -2 dBm -10.6 dB 19.8mW 3.3V
输入阻抗（ 输入阻抗（S11 ）
IIP3（在1.894GHz） ）
镜频抑制（ 镜频抑制（在1.5GHz） ）
功耗 电源
实际产品举例——MAX2640 实际产品举例 低功耗、 低功耗、超低噪声集成放大器
工作频率范围： 工作频率范围： 增益 增益随温度变化 噪声系数 输入回波损耗 输出回波损耗 反向隔离 输入1dB增益压缩点 输入1dB增益压缩点 输入三阶截点
400 ~ 1500MHz ，
15.1dB 0.6 dB 0.9 dB -11 dB -14 dB 40 dB -22 dBm -10 dBm
1 L3 ( cd + c0 )
Cd 和 C 0
，得：
1 L3 = ωRF 2 ( cd + c0 )
2. 性能指标 (1) 增益 代入MOS管共栅等效电路 代入 管共栅等效电路 增益
V
RFin+ in +
Vout +
1 gm
g m vgs
rds
Cgs
管子跨导 管子跨导 g m rds → ∞ 负载 回路谐振阻抗 RP
5.3 低噪声放大器设计
采用晶体管的等效电路模型设计、 等效电路模型设计 采用晶体管的等效电路模型设计、分析低噪声放大器 电路组成：晶体管、偏置、输入匹配和负载四大部分 电路组成：晶体管、偏置、 组成 典型电路 晶体管 Q R 偏置电阻 Rb1、Rb 2 、 e 输入匹配网络 输入匹配网络 Q
低噪放设计
低噪声放大器设计报告学生姓名：李江江学号：2 单位：物理电子学院一、技术指标：频率：5.25 GHz~5.55 GHz 噪声系数：小于0.5 dB (纯电路噪声系数不考虑连接损耗)增益：大于20dB 增益平坦度：每10MHZ带内小于0.1dB输入输出驻波比：小于2.0 输入输出阻抗：50二、理论分析低噪声放大器(LNA)在接收机系统中处于前端,主要作用是放大接收到的微弱信号,降低噪声干扰。
LNA的设计对整个接收机性能至关重要,其噪声系数(NF)直接反映接收机的灵敏度。
随着通讯、雷达技术的发展,对微波低噪声放大器也提出了更为严格的要求。
利用微波电路CAD设计软件,结合可靠的LNA设计理论来进行电路设计，可以避开复杂的理论计算,极大地提高设计准确性和效率，有效缩短研制周期,降低成本。
( A D S ) 软件是A g i l e n t 公司在H P E E S O F 系列E D A 软件基础上发展完善的大型综合设计软件，它功能强大，能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计，广泛应用于通信、航天等领域，是射频工程师的得力助手。
本文着重介绍如何使用ADS 进行低噪声放大器的仿真与优化设计。
LNA的性能指标主要是噪声系数、增益、工作频带、电压驻波比和带内平坦度等，尤其是噪声系数和增益对整机性能影响较大。
要实现理想功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配,这就需要插入匹配网络。
放大管存在最佳源阻抗Zsop,t LNA的输入端应按Zsopt进行匹配,此时放大器的噪声系数为最小。
而为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比,输出端则采用输出共轭匹配。
如果增益不够，则需要采用多级放大电路。
原则上前级放大器相对注重噪声系数性能，后级放大器则相对注重增益性能。
也就是说，输出端口和级间针对增益最大和平坦度进行匹配电路设计。
LNA低噪声放大器的主要指标如下：1.工作频率与带宽2.噪声系数3.增益4.放大器的稳定性5.输入阻抗匹配6.端口驻波比和反射损耗三、设计过程：（1）直流分析晶体管S 参数的测量并确定工作点。
433MHz低噪声射频功率放大器的设计毕业设计开题报
毕业设计开题报告433MHz低噪声射频功率放大器的设计学院：班级：学生姓名：指导教师：职称：年月日433MHz低噪声射频功率放大器的设计一、研究的目的:低噪声微波放大器（LNA）已广泛应用于微波通信、GPS 接收机、遥感遥控、雷达、电子对抗、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波测量系统中，是必不可少的重要电路。
低噪声放大器位于射频接收系统的前端，其主要功能是将来自天线的低电压信号进行小信号放大。
前级放大器的噪声系数对整个微波系统的噪声影响最大，它的增益将决定对后级电路的噪声抑制程度，它的线性度将对整个系统的线性度和共模噪声抑制比产生重要影响。
对低噪声放大器的基本要求是：噪声系数低、足够的功率增益、工作稳定性好、足够的带宽和大的动态范围。
随着工作频率升高，低噪声放大器却因为其强烈的非线性而要依赖非线性模型来预测其电性能，且电路设计的精度取决于非线性模型的准确度。
厂商一般都是给出某个的ｓ参数值，对于那些不是常用的频段获取参数相当的困难。
因此选择合适的仿真软件对器件进行建模仿真变得非常重要。
同时，由于晶体管在高频工作时，受到寄生效应的影响，要保持低噪声放大器的稳定性就需要电路板布局合理、输入输出匹配之间的有效配置都是设计射频放大器的关键。
着手分析并解决这些问题，为以后开展更深一步的研究做好铺垫。
二、主要研究内容功率放大器设计指标：工作频率：433MHz接选用晶体管：AT41511；工作频率：433MH±50MHz；带宽：100MHz ；偏置电压：5 V；增益：20dB；噪声系数<1.输入输出驻波比<2输出功率：1W.低噪声放大器的主要技术指标是噪声系数和增益，这些是研究射频低噪声放大器的关键。
本文对此进行了一些研究，主要包括下面几个方面：1.射频电路的噪声系数二端口的噪声系数定义为二端口输入端的信噪比与输出端的信噪比：用符号/S N P P (或 S/N)表示。
放大器噪声系数是指放大器输入端信号噪声功率比/SI NI P P 与输出端信号噪声功率比/SO NO P P 的比值，以分贝数表示噪声系数：NF=101g(F)。
低噪声放大器
特点
相噪低 相噪高 功率小 功率小 相噪低
适用电路
放大振荡 功率放大 小信号放 大 小信号放 大 放大振荡
价格
低 中 高 高 高
2-10 2-40 2-40
HBT
1-40
关于放大管（续）
根据要求选定放大管后，首先要做的事情就是根据管子 提供的参数经过计算判断他的稳定性，一个稳定的系统才能 正常工作。那么怎么判断晶体管的稳定性呢？ 我们从反射系数的角度出发，那就是当反射系数的模小于1的 时，系统才是稳定的。（？）经过一些计算最终我们得到下 面判别条件：
直流偏置电路设计（续）
选择静态电流 的原则
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直 流 偏 置 电 路 设 计 （续 ）
直流偏置电路设计（续）
4、微波控制电路
根据我们的实际，微波控制电路主要采用反馈控制方式， 我们主要介绍ALC（Automatic Level Control），它的常见应 用就是AGC（ Automatic Gain Control ），其他的反馈控制还 有AFC（ Automatic Frequency Control ）和PLL（Phase Lock Loop），下面以功率控制为例介绍ALC电路原理应用。
毕业设计(论文)-低噪声放大器的版图设计
目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)§1．1 微波集成电路的发展历史和发展背景 (3)§1．2 微波单片集成电路的发展概况 (3)§1．3 低噪声放大器的研究意义和发展现状 (4)第二章集成电路版图设计方法与技巧 (6)§2.1 引言 (6)§2.2 集成电路版图设计 (6)§2.2.1 软件介绍 (6)§2.2.2 版图设计过程 (7)§2.2.3 布局时注意事项 (8)§2.2.4 版图设计方法 (8)§2.2.5 版图设计规则 (8)第三章低噪声放大器版图设计 (10)§3.1 CMOS工艺中的原器件 (11)§3.1.1 CMOS工艺中的电阻 (11)§3.1.2 CMOS工艺中的电容 (11)§3.1.3 CMOS工艺中的电感 (12)§3.2 版图设计中的布局 (13)§3.2.1 版图布局 (13)§3.2.2 线宽分配 (13)§3.2.3 噪声处理 (13)§3.2.4 对称性设计 (14)§3.3 版图设计中的匹配 (15)§3.4 电路结构 (20)§3.5 版图的设计 (21)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘要集成电路版图设计是一个非常新的领域，虽然掩膜设计已经有30多年的历史，但直到最近才成为一种职业。
集成电路版图设计是把设计思想转化为设计图纸的过程，包括数字电路和模拟电路设计。
本文针对模拟电路，论述了版图设计过程，验证方法，以及如何通过合理的布局规划，设计出高性能、低功耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图。
低噪声放大器在任何射频接收系统中都位于系统的前端，其对射频接收系统的接收灵敏度和噪声性能起着决定作用，高性能低噪声放大器的设计与研制的关键是研制具有低噪声高增益的有源元件。
卫星导航接收机低噪放电路模块设计
卫星导航接收机低噪放电路模块设计摘要：卫星导航接收机的低噪声放大电路是卫星接收机的主要部件,主要包括滤波器和低噪声放大器。
该电路是系统的射频前端,天线除外。
有效地完成射频前端的设计可以优化接收机的性能,从而提高卫星导航接收机的灵敏度等指标。
随着市场和产品小型化的需求不断增加,模块化电路构建成为一种趋势。
电路的模块化设计可以有效地控制设计成本,减少设计错误。
模块的反复使用确保了设计方案的成熟。
本文设计的射频放大电路主要由两级滤波器、低噪声放大器芯片和π型阻尼器组成。
最后,该方案的可行性由模拟确定。
关键词：卫星导航；低噪；电路模块设计引言近些年来，随着通信系统的快速发展和兴盛繁荣，射频电路得到了极大的推动，其应用也日益广泛，微波射频技术也因此变得越来越重要，从而在通信领域占有了非常重要的地位，各种各样的放大器也应运而生。
以接收机为例，低噪声放大器都处于它的第一部分，它的好坏对于接收机的性能会产生非常重要的影响，所以低噪声放大器的设计充满挑战，必须要严谨且规范。
通常接收机收到的天线信号功率都非常小，通常从-100dBm到-70dBm，但信号处理器对于这样的微弱信号都无法接收到，所以一般要先进行放大，这里就需要具有一定增益的低噪声放大器。
低噪声放大器只有增益还不能满足系统的要求，它必须还要有足够小的噪声，不影响传输信号的信噪比。
低噪声放大器的传输系统中，信号进入系统后先经过低噪声放大器将信号的功率进行放大，同时又尽可能的避免噪声的引入。
因为放大器处于前端，所以系统的噪声几乎就由其决定了。
随着卫星导航的需求，对低噪声放大器的性能要求也随之增加，对于不同频段的卫星信号，如何保证不失真的接收且滤除干扰正是本文研究的重点。
1国内外研究现状通信技术的发展不仅包括产品性能的进步，同时一起发展进步的还要有生产和加工工艺，那么低噪声放大器的发展同样也需要基础工艺的支撑。
工业技术的不断发展和生产工艺的不断提高，微波晶体管在频率、噪声、功率等方面得到了很大的改善和提高，同时小型化和重量轻的放大器也变得越来越被需要，所以有了微波混合集成电路的产生，系统集成中，这些工艺就变得尤为重要，再后来出现了微波单片集成电路（MMIC），放大器芯片也就应运而生，从而放大器产品在噪声性能，高频率、大功率等方面发展更加迅速。
6GHz-6.5GHz低噪声放大器设计
Ｊｎ ０ ｌ ｕ ．２ １
６ ＧＨｚ ． ＧＨｚ低 噪声 放大 器 设 计 一６ ５
王腾 飞 ， 吴先 良
（ 安徽大学 电子信息工程学院 ， 合肥 ２０３） ３ ０ ９
摘
要： 介绍 了一种 Ｃ波段低噪声放大器的设计原理和方法 ， 并给 出了设计结果 和测试结果 。为 了达 到较 高
的增益和较好 的增益平坦度 ， 用两级级联加一级 单片放 大的结构 ， 采 利用 Ｄ ｓ ｎ ｒ ｅｉ ｅ ｇ Ｖ２仿真优化 功能设计 了 输入 、 输出及级间、 电路。最后设计 的放大器 在 ６ 匹配 ＧＨｚ ． ＧＨｚ 围内增益 ４ ． ７ ． ｄ ， 一６ ５ 范 ８ ４ ±０ ４ Ｂ 噪声系数 小
意 义Ⅲ 。
合设计出一个应用于射频接收前端的 Ｃ波段低
噪 声放 大器 。既 达 到 了高 增 益 和低 噪声 的指 标 ，
又使其小型化 。
低噪声放大器已广泛应用于微波通信 、 雷达、
电子对抗 、 Ｐ Ｇ Ｓ接 收 机 、 感 遥 控 、 电天 文 、 遥 射 大 地测 绘 、 电视 及各 种 高精度 的微 波测 量 系统 中 。 在低 噪放 设 计 中 ， 取 性 能优 良的管 子 是 很 选
第 １ 卷 第 ３期 ９
２１ ０ １年 ６月
安 徽 建 筑 工 业 学 院 学报 （ 然 自 科学版）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｎ ｕ ｎ ｔ ｕｅｏ ｃ ｉｅｔ ｒ ｏ ｒ ａ ｈ ｉＩｓｉ ｔ ｆ ｏ ｔ Ａｒｈｔｃｕ ｅ＆ Ｉｄ ｓｒ ｎ ｕ ｔｙ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ３ Ｉ１ ．
部件 ， 其作用是对接收到的微弱信号进行处理 以
获得有用 的中频信号。因为 Ｌ Ａ是整个系统 的 Ｎ
第 一级 ， 以整 个 系 统 的性 能 很 大 程度 上 取 决 于 所 Ｌ ＮＡ 的性 能 。因此 ， 设计 一个 性 能优 良的低 噪 放 对 提 高接 收 系统 的灵 敏 度 和 通 信 质 量 有 很 重 要
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。
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低噪声放大器设计报告学生姓名：李江江学号：201221040234 单位：物理电子学院一、技术指标：频率：5.25 GHz~5.55 GHz 噪声系数：小于0.5 dB (纯电路噪声系数不考虑连接损耗)增益：大于20dB 增益平坦度：每10MHZ带内小于0.1dB输入输出驻波比：小于2.0 输入输出阻抗：50二、理论分析低噪声放大器(LNA)在接收机系统中处于前端,主要作用是放大接收到的微弱信号,降低噪声干扰。
LNA的设计对整个接收机性能至关重要,其噪声系数(NF)直接反映接收机的灵敏度。
随着通讯、雷达技术的发展,对微波低噪声放大器也提出了更为严格的要求。
利用微波电路CAD设计软件,结合可靠的LNA设计理论来进行电路设计，可以避开复杂的理论计算,极大地提高设计准确性和效率，有效缩短研制周期,降低成本。
( A D S ) 软件是A g i l e n t 公司在H P E E S O F 系列E D A 软件基础上发展完善的大型综合设计软件，它功能强大，能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计，广泛应用于通信、航天等领域，是射频工程师的得力助手。
本文着重介绍如何使用ADS 进行低噪声放大器的仿真与优化设计。
LNA的性能指标主要是噪声系数、增益、工作频带、电压驻波比和带内平坦度等，尤其是噪声系数和增益对整机性能影响较大。
要实现理想功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配,这就需要插入匹配网络。
放大管存在最佳源阻抗Zsop,t LNA的输入端应按Zsopt进行匹配,此时放大器的噪声系数为最小。
而为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比,输出端则采用输出共轭匹配。
如果增益不够，则需要采用多级放大电路。
原则上前级放大器相对注重噪声系数性能，后级放大器则相对注重增益性能。
也就是说，输出端口和级间针对增益最大和平坦度进行匹配电路设计。
LNA低噪声放大器的主要指标如下：1.工作频率与带宽2.噪声系数3.增益4.放大器的稳定性5.输入阻抗匹配6.端口驻波比和反射损耗三、设计过程：（1）直流分析晶体管S 参数的测量并确定工作点。
利用ADS的S参数仿真在所需要的频带内求出低噪管的S参数，并与手册所提供的S参数对比，通过调整栅源电压VGD不断修正S参数最终得到合适的偏置电路。
图1 偏置电路图m1VGS=-0.500VGS=-0.450VGS=-0.400VGS=-0.350VGS=-0.300VGS=-0.250VGS=-0.200VGS=-0.150VGS=-0.100VGS=-0.050VGS=-6.939E -17VGS=0.050VGS=0.100VGS=0.150VGS=0.200VGS=0.250VGS=0.300VGS=0.350VGS=0.400VGS=0.450VGS=0.500VGS=0.550VGS=0.600VGS=0.650VGS=0.700VGS=0.750VGS=0.800VGS=0.850VGS=0.900VGS=0.950VGS=1.000VDSI D S .i , m AVDS=IDS.i=0.010VGS=-0.3500002.0002.0000.019VDSDevice PowerConsumption, WattsValues at bias point indicated by marker m1.Move marker to update.图2 直流扫描综合上述分析，选择晶体管直流设计为VDS=2 V ，IDS=10 mA 。
2 偏置电路设计依据ADS 里直流偏置的仿真，取 Id=10mA ，Vds=2V ，此时 Vgs=-0.35V 左右。
这种无源偏置电路容易理解， 不像有源电路那么复杂。
和单电压供电的自偏压电路相比，这种电路要提供双电压。
但是由于自偏压电路会引入反馈，这个反馈在稳定工作点的同时也降低了增益，加大了噪声，所以没有采用自偏压电路。
偏置电路原理如下图 所示。
图3 偏置电路原理图图4 稳定性判断电路原理图3 稳定性的判断稳定性的判断可以通过K-∆公式或源端和负载端稳定系数圆来判断，前者通常用来判断放大器是否处于绝对稳定的情况。
对于低噪声放大器的第一级，主要性能是以降低噪声系数为目标的，故常处于条件稳定的情形，而设计最大增益放大器时采用双端共轭匹配，这时候射频电路必须处于绝对稳定才能保证复数共轭同时成立。
判断稳定性的方法有很多，我们只要选一种就可以了。
原理图如图 4 如示，ADS 仿真的结果中的表格可以看出 K<1，B1>0，所以放大器是不稳定的。
m2m3freq, GHz S t a b F a c t 1freq=StabFact1=0.3645.250GHz freq=5.550GHz 123456789101.421.431.441.451.461.471.411.48freq, GHzS t a b M e a s 1图5 ADS 仿真结果在源极添加一个小电感，引入负反馈，使放大器工作在稳定区。
最后替换为一节微带线。
图6 源极添加一个小电感后的电路图图7 替换为微带后的电路图m2m3freq, GHzS t a b F a c t 1freq=StabFact1=1.0015.200GHz freq=StabFact1=1.0015.600GHzfreq, GHzM a x G a i n 1m1freq=MaxGain1=9.3765.400GHz图8 最终仿真结果图9 稳定后的电路图4 匹配设计设计匹配网络的方法很多，有图解法，计算机辅助设计法等。
ADS 提供了多种方便快捷的匹配网络设计工具，如无源电路的smith 圆图、集总参数元件、、微带双枝节等多种智能元件，本文利用ADS 的微带单枝节综合工具很清晰方便的实现自动匹配网络设计。
利用ADS 所提供的这种智能 元件进行阻抗匹配设计，最后自动生成子网络。
使用史密斯圆图工具经过调整后达到匹配。
由于匹配电路的拓扑结构多样，应选择一种简单且便于实际工程设计的网络结构，本文采用由微带单枝节元件构成的网络，如下图所示为自动生成的一种匹配电路拓扑结构，从中可以观察其反射系数在工作频带的频率响应曲线，所生成的放大器输出子网络，可以直接添加或复制到原理图中。
图10 匹配电路拓扑结构5.255.305.355.405.455.505.555.205.60-100-50-15050freq, GHzr e a l (Z i n 1)i m a g (Z i n 1)r e a l (Z o u t 1)i m a g (Z o u t 1)5.255.305.355.405.455.505.555.205.60-8-6-4-20246-108freq, GHzd B (S (1,1))d B (S (2,1)) 5.255.305.355.405.455.505.555.205.600.50.60.70.80.91.00.41.1freq, GHzS t a b F a c t 1S t a b M e a s 15.255.305.355.405.455.505.555.205.60234567819freq, GHzV S W R 1V S W R 25.255.305.355.405.455.505.555.205.601.01.21.41.61.82.02.22.40.82.6freq, GHzn f (2)单级优化在5.25 GHz 到5.55 GHz 的频段上，输入输出驻波比小于2，增益在10dB到14dB 之间，噪声系数nf （2）小于0.8dB ，稳定系数Mu1大于1.（选取射频介质基板的参数为：介电常数εr =2.2,基板厚度H=0.508 mm 。
）5.255.305.355.405.455.505.555.205.60-15-10-55-2010freq, GHz d B (S (1,1))d B (S (2,1))5.255.305.355.405.455.505.555.205.601.00101.00151.00201.00251.00051.0030freq, GHzS t a b F a c t 1图11 S21 S11图两级级联优化为了进一步改善低噪声放大器的增益、增益平坦度及稳定性，可以采用多级放大器级联的形式满足需求。
本文所选择的低噪管具有很低的噪声系数和较高的1dB 压缩点，在仿真中直接将两级相同的单级放大器通过耦合电容进行耦合，前级采用最佳噪声输入匹配，后级采用双共轭匹配，经过匹配网络调谐和进一步优化后，得到性能更加良好的电路。
图12 两级级联优化后的结构图最终结果5.255.305.355.405.455.505.555.205.60-20-1001020-3030freq, GHz d B (S (1,1))d B (S (2,1)) 5.255.305.355.405.455.505.555.205.601.0101.0151.0201.0251.0301.0051.035freq, GHz S t a b F a c t 15.255.305.355.405.455.505.555.205.601.21.31.41.51.61.71.11.8freq, GHzV S W R 1V S W R 2 5.255.305.355.405.455.505.555.205.600.540.560.580.520.60freq, GHzn f (2)图13 最终仿真结果曲线图四、 设计结果及存在问题分析：1.了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。
学习熟悉了使用ADS 软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真的全过程。
2.通过单级和两级放大器的调试和仿真，使我了解了ADS 软件设计低噪声放大器的流程和方法以及相关元件库文件和元件库的使用。
3.通过本次设计，两级放大器的仿真效果确实比单级放大器的仿真效果更好。
两级放大器的增益更大，带宽更大。
因为两级放大器比单级放大器多了一些可优化的参变量。