毕业设计(论文)-低噪声放大器的版图设计
波段低噪声放大器的能优化设计及版图实现设计(1)
本科毕业设计（论文）P波段低噪声放大器的性能优化设计及版图实现毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
实验四低噪声放大器的设计
〔四〕用ADS软件设计低噪声 放大器
▪ 本节内容是介绍使用ADS软件设计低噪 声放大器的方法：包括原理图绘制，电 路参数的优化、仿真，幅员的仿真等。
▪ 下面开场按顺序详细介绍用ADS软件设 计低噪声放大器的方法。
实验四 低噪声放大器的设计
〔一〕 实验目的
了解低噪声放大器的工作原理及设计方 法。
学习使用ADS软件进展微波有源电路的 设计，优化，仿真。
掌握低噪声放大器的制作及调试方法。
〔二〕 实验内容
了解微波低噪声放大器的工作原理。
使用ADS软件设计一个低噪声放大器， 并对其参数进展优化、仿真。
〔三〕低噪声放大器的技术指标
3.3 SP模型仿真设计
很多时候，在对封装模型进展仿真设计前， 通过预先对sp模型进展仿真，可以获得电 路的大概指标。sp模型的设计，通常被作 为电路设计的初级阶段。
本节首先设计sp_hp_AT41511_2_19950125在2GHz处的输入、输 出匹配。
3.3 SP模型仿真设计—构建原理电路
在本例中，可以适当调整扫描参数，然后仿真， 在结果曲线上选择适宜的直流工作点，获得相 应的直流偏置电压〔或电流〕值。
3.2晶体管S参数扫描
选定晶体管的直流工作点后，可以进展 晶体管的S参数扫描，本节中选用的是 S参数模型sp_hp_AT41511_2_19950125，这一模型对应的 工作点为Vce=2.7V、Ic=5mA
观察sp模型晶体管的参数显示，在此例中，标 定的频率适用范围为0.1~5.1GHz，在仿真的时 候要注意。超出此范围，虽然软件可以根据插
值等方法外推除电路的特性，但是由于模型已 经失效，得到的数据通常是不可置信的。
毕业设计(论文)-基于ads的微波低噪声放大器的仿真设计[管理资料]
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毕业设计（论文）题目基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计所属院(系) 物电学院专业班级电子1201姓名学号：指导老师完成地点物电学院实验室2016年6月5日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级电子信息工程学生姓名一、毕业论文﹙设计﹚题目基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2016 年 2 月 20 日起至 2016 年 6 月 20 日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：(LNA)广泛应用于微波接收系统中,是重要器件之一,主要用来放大低电平信号,由于是自天线下来第一个进行信号处理的器件,LNA决定了整个系统的噪声性能和电压驻波比VSWR,，往往需要对驻波比和噪声性能参数指标进行处理。
那么如何对这两个性能参数进行处理就成为低噪声放大器设计中的一个难点。
这个难点的最好解决方法就是放在放大器输入输出匹配网络的设计中来解决。
本设计是利用微波射频仿真软件ADS对微波低噪声放大器进行仿真设计，掌握微波射频电路的工程设计理论和设计方法，提高专业素质和工程实践能力。
其具体要求如下：1、分析微波低噪声放大器的各项参数；2、查找相关资料并翻译相关的英文资料；3、设计一微波低噪声放大器，根据所选器件,设计相应偏置电路；4、设计输入输出匹配电路，并利用仿真软件ADS对设计进行仿真验证。
进度安排:2月20日─3月1日：查阅资料、完成英文资料翻译并准备开题报告3月2日─4月1日：熟悉软件的使用并提交开题报告4月2日─5月1日：完善开题报告、研究微波低噪声放大器的理论设计方法、并建立偏置电路和匹配电路，进行期中检查。
5月2日─5月30日：利用软件建立微波低噪声放大器模型并进行仿真验证，准备验收。
6月1日─6月10日：撰写毕业设计论文并提交论文6月11日─6月15日：毕业设计答辩。
毕业设计应收集资料及参考文献:[1]低噪声放大器(LNA)[J].通信技术,2016(01)[2][D]电子科技大学，2009.[3][D]广东工业大学，2013.[4]. 2006.[5].[6] 射频功率放大器的研制[D].指导教师系 (教研室)系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计学生：（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业电子1201班级，陕西汉中 723000）指导老师：[摘要]低噪声放大器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,低噪声放大器也主要面向移动通信基础设施基站应用。
超短波低噪声放大器的设计
收稿日期:2021-02-07基金项目:陕西省教育厅服务地方产业化专项(15JF 029);陕西省重点研发计划项目(2018ZDXM -GY -010,2017ZDXM -GY -004,2016KTCQ 01-08);西安市集成电路重大专项(201809174CY 3JC 16)通信作者:肖宝玉,研究生,研究方向为射频微波电路㊂E-mail :947756408@qq .com电子元件与材料Electronic Components and Materials第40卷Vol .40第5期No .55月May2021年2021超短波低噪声放大器的设计张㊀博,肖宝玉(西安邮电大学电子工程学院,陕西西安㊀710121)摘㊀要:采用0.5μm GaAs 增强型赝配高电子迁移率晶体管(E -PHEMT )工艺技术设计了一款10~1000MHz 具有低噪声和高线性度的超短波低噪声放大器㊂该放大器利用有源偏置电路和共源共栅结构设计而成,提出的新型有源偏置电路使该低噪声放大器(LNA )能够在复杂的环境中稳定地工作㊂仿真结果表明,在工作频带内,增益高于22dB ,噪声系数低于0.7dB ,输出1dB 压缩点高于26dBm ,输出三阶交调点高于43dBm ㊂关键词:高线性度;有源偏置;共源共栅结构;低噪声放大器;输出三阶交调点中图分类号:TN 722.3文献标识码:ADOI :10.14106/j .cnki .1001-2028.2021.1651引用格式:张博,肖宝玉.超短波低噪声放大器的设计[J ].电子元件与材料,2021,40(5):474-478.Reference format :ZHANG Bo ,XIAO Baoyu.Design of ultrashort wave low noise amplifier [J ].Electronic Components and Materials ,2021,40(5):474-478.Design of ultrashort wave low noise amplifierZHANG Bo ,XIAO Baoyu(School of Electronic Engineering,Xi an University of Posts and Telecommunications,Xi an㊀710121,China)Abstract :A 10-1000MHz ultra -short wave amplifier with low noise and high linearity was designed using 0.5μm GaAs enhanced pseudo high electron mobility transistor (E -PHEMT )technology.The low noise amplifier (LNA )was designed by using active bias circuit and common source and common gate structure.The proposed new active bias circuit can make the LNA work stably in complex environments.In the operating frequency band ,simulation results show that the gain is higher than 22dB ,the noise coefficient is lower than 0.7dB ,the output compression point of 1dB is higher than 26dBm ,and the output inter -modulation point of third -order is higher than 43dBm.Key words :high linearity ;active bias ;common source common grid structure ;low noise amplifier ;output third -order intercept point㊀㊀低噪声放大器(Low Noise Amplifier ,LNA )作为接收模块中第一个有源器件,在接收机中占有重要的作用,其中线性特性和噪声系数直接决定接收机链路的灵敏度和动态范围,因此在低噪声放大器设计中线性特性和噪声系数一直是研究的热点㊂针对提高低噪声放大器线性度和低噪声系数的研究,文献[1]提出采用共源共栅结构和多重反馈网络等技术改进电路结构,使其电路具有低于0.5dB 的噪声系数,输出三阶交调点大于36dBm ,但是增益较差,芯片面积较大,为2mm ˑ2mm ㊂文献[2]提出了通过采用功率合成来提高低噪声放大器输出功率,其输出1dB 压缩点大于20dBm ,输出三阶交调点大于38dBm ,由于在放大器级间和输出部分使用了90ʎ片上集成巴伦,该电路结构比较复杂,芯片面积较大㊂张博,等:超短波低噪声放大器的设计文献[3]提出了导数交叠法来提高低噪声放大器的线性度,其输出三阶交调点也仅为30.6dBm ,且增益和噪声系数较差㊂鉴于LNA 需要具有良好的噪声系数,并能提供足够的增益,以确保整个接收系统具有最小噪声系数;同时当接收信号较大时,应有足够的线性度以减小信号失真[1],本文采用一种新型有源偏置电路以及带有RC 负反馈的共源共栅结构电路,设计了一款工作在10~1000MHz 的超短波低噪声放大器㊂该放大器具有优异的低噪声系数和高线性度㊂电路采用带有RC 负反馈的共源共栅结构,拓展了工作带宽㊂设计的新型有源偏置电路可以有效地提高该低噪声放大器的线性度㊂1㊀电路设计1.1㊀共源共栅(Cascode )电路结构为了获得好的隔离度和高增益,并拓展频宽,文中放大器电路采用带有RC 反馈的共源共栅结构,如图1所示㊂共源共栅结构具有输出阻抗高㊁增益高㊁屏蔽特性等优点[4]㊂图1㊀共源共栅结构电路图Fig .1㊀Circuit diagram of common -sourcecommon -gate structure(1)输出阻抗高R out =r 2+1+g m +g mb ()r 2[]r 1(1)式中:g m 为栅源之间的跨导;g mb 为衬底和源极之间的跨导;r 1为M 1的等效电阻;r 2为M 2的等效电阻㊂又因为g m r 2≫1,所以最终输出阻抗为:R out =g m +g mb ()r 2r 1(2)式(2)表明,串接M 2使得M 1的输出阻抗为原来的(g m +g mb )r 2倍,输出阻抗大大增加,这是共源共栅放大器最大的特点,对提高放大器小信号增益㊁电路源的恒流特性十分有利㊂(2)增益高共源共栅结构还具有增益高㊁隔离度好的优点,相比较于共源或者共栅结构有明显的优势㊂由前面的输出阻抗分析可知,共源共栅结构增益为:A v =-g m1(g m2+g mb2)r 2r 1(3)而共源级增益为:A v =-g m1r 1(4)从式(3)和式(4)可以得出共源共栅结构的增益是共源级结构增益的(g m 2+g mb 2)r 2倍㊂(3)具有屏蔽特性在某种意义上,共源共栅晶体管 屏蔽 输入器件,使它不受输出结点电压变化的影响㊂1.2㊀稳定性分析稳定性是放大器的重要指标,必须保证放大器在工作频段内稳定工作才有实现其他特性的可能㊂稳定性一般分为两类,分别是绝对稳定和条件稳定㊂在放大器设计中,绝对稳定是非常重要的㊂K 值是判断低噪声放大器是否稳定工作的指标,定义为稳定性因子,Γin 为输入端口的反射系数,ΓL 为负载反射系数,Δ为散射矩阵的行列式,判定为绝对稳定需要满足以下关系[3]:K =1-S 112-S 222+Δ22S 21S 12>1(5)Γin =S 11+S 21S 12ΓL1-S 22ΓL<1(6)基于以上分析,为了保证低噪声放大器能够稳定工作,本文通过给源极串联电感的形式,实现其工作频带内能够稳定工作的性能㊂而实际中,由于键合线在封装中必不可少,所以源极电感接地经常用键合线来实现,这样在版图的设计中可以很大程度上减小芯片面积㊂为了尽可能减小电感值,在封装中可使用下连绑定线技术,即将源极焊盘和封装外壳的地用键合线连接,1mm 键合线大约有1nH 感值[5],本设计中㊃574㊃电子元件与材料源极采用0.5mm 键合线与封装外壳的地连接㊂1.3㊀偏置电路放大器的偏置电路一般分为无源偏置和有源偏置㊂无源偏置结构一般采用电阻分压或者电感到栅极的方式㊂这种结构简单易于实现,但是无源器件随着温度的变化不明显,其温度特性较差㊂而有源偏置结构利用晶体管二极管连接电阻特性,为放大器随着温度的变化提供稳定的静态偏置[5]㊂考虑到此款芯片的工作环境等因素,本文选用有源偏置电路来为放大器提供稳定的静态偏置,其偏置电路如图2所示㊂其中M 4和M 3管子栅长尺寸分别为50,25μm ,电阻R 3作为反馈电阻,R 4是栅极分压电阻,电容C 3起到射频交流到地作用,其中C 3和C 4对调节高频线性度具有一定的作用,最终通过M 3给放大器输入端提供合适的偏置㊂图3是本设计电路原理图㊂图2㊀有源偏置电路Fig .2㊀Active biascircuit图3㊀低噪声放大器整体电路图Fig .3㊀Overall circuit diagram of low noise amplifier因为此低噪放频率范围为10~1000MHz ,为了拓展频宽采用两层RC 反馈,其中C 8㊁R 13为片外反馈,C 5㊁R 6是片内反馈㊂R 7㊁R 8作为栅极分压电阻,R 11㊁R 12进行静态电流地调节;L 1㊁L 2为扼流电感,阻断高频信号,同时参与一定的输入输出匹配;C 2㊁C 11为隔直电容,断绝直流信号,同时也对输入输出匹配起到一定的作用;C 9㊁C 10作为旁路电容,滤除射频信号,对电源起到保护作用㊂其中输入输出匹配电路采用片外的分立元件,这样有利于匹配调节以及工作频点调整,很大程度上缩短研发周期和降低成本[7]㊂现已确定该低噪声放大器的偏置网络和偏置电压工作点(8V /238mA ),故对本电路进行优化仿真㊂2㊀电路仿真分析本次设计采用0.5μm GaAs 增强型赝配高电子迁移率晶体管(E -PHEMT ),该晶体管典型的漏极电流I D 为320mA /mm ,跨导是570mS /mm [8]㊂根据原理图,对电路进行了初步仿真㊂在低噪声放大器的仿真中主要包括小信号S 参数仿真㊁噪声系数(NF )以及稳定性仿真;大信号仿真包括输出1dB 压缩点(OP 1dB )㊁输出三阶交调点(OIP 3)㊂在初步仿真结果基础上进一步对各指标优化,最终达到设计要求[9]㊂由于ADS 原理图仿真和电磁仿真(EM )存在差异,且后者更接近实际环境,将EM 仿真完成后生成的symbol 代入到原理图中进行联合仿真[10],设计出低噪声放大器的版图如图4所示,尺寸为1mm ˑ0.9mm ㊂根据放大器器件工作的温度,仿真温度分别设置为低温-55ħ,常温25ħ,高温125ħ,其中三种不同温度下的静态电流分别为238,238,218mA ,并且满足在全频带K 均大于1的稳定性要求㊂图5~8和图9分别为该低噪声放大器的小信号仿真和大信号仿真结果㊂图4㊀低噪声放大器的版图设计Fig .4㊀Layout design of low noise amplifier图5分别是输入输出回波损耗在不同温度下随着㊃674㊃张博,等:超短波低噪声放大器的设计频率变化曲线,本设计在输入输出端均采用不同的匹配方式使其有良好的匹配,因此三种温度下的仿真值都在-10dB 以下㊂图5㊀放大器不同温度的输入输出回波损耗Fig .5㊀Input /output return loss of the amplifierat different temperatures图6是放大器在不同温度下的反向隔离度随频率变化曲线㊂由于共源共栅结构的隔离度好,使得本电路的隔离度都在-25dB 以下㊂图6㊀放大器不同温度的反向隔离度Fig .6㊀Reverse isolation of the amplifier at different temperatures图7是放大器在不同温度下的增益随着频率变化曲线㊂在常温1000MHz 处的增益为22.8dB ㊂在频带内,增益随温度的变化,波动范围小于0.8dB㊂图7㊀放大器不同温度的增益Fig .7㊀The gain of the amplifier at different temperatures图8是放大器的噪声系数在不同温度下随频率变化曲线㊂在整个频带内噪声系数均小于0.8dB ,且在常温1000MHz 处噪声系数仅为0.7dB㊂图8㊀放大器不同温度的噪声系数Fig .8㊀Noise factor of the amplifier at different temperatures图9分别是该放大器输出1dB 压缩点和输出三阶交调点在不同温度下随频率变化曲线㊂在常温1000MHz 处,OP 1dB 为28.3dBm ,OIP 3为43.8dBm ㊂根据以上仿真数据表明本文提出的新型有源偏置电路可以使低噪声放大器在不同的温度环境下正常工作,且表现出优异的性能㊂表1给出了本文提出的超短波低噪声放大器与具有类似特性的低噪声放大器的主要指标对比㊂从表1可以看出,本文设计的低噪声放大器具有更低的噪声,并且三阶交调点远高于其他文献,优异的性能使其可以更好地工作在超短波通信系统中㊂㊃774㊃电子元件与材料图9㊀放大器不同温度的输出1dB压缩点和三阶交调点Fig.9㊀Output1dB compression point and output third orderinterchange point of the amplifier at different temperatures表1㊀放大器的性能对比Tab.1㊀Performance comparison of amplifiers文献频率(GHz)NF(dB)增益(dB)OIP3(dBm)OP1dB(dBm)[2] 1.6~2.21263620[10]1~2 1.614.530.6[11]1~3 2.3923.736.9本文0.01~10.722.843.828.3 3 结论本文基于0.5μm E-PHEMT工艺设计了一款超短波低噪声放大器,该放大器的主结构采用共源共栅电路结构,以确保其具有高增益㊁隔离度高的性能,并且利用特殊的有源偏置电路来设计出一款在高低温中具有高线性度的低噪声放大器㊂设计仿真结果为:在10~1000MHz频率范围内,增益高于22dB,噪声系数低于0.7dB,输出1dB压缩点高于26dBm,输出三阶交调点高于43dBm㊂同现有的同类研究相比表明,该低噪声放大器具有低噪声㊁高增益㊁高线性度等特点,使得接收机链路具有很好的灵敏度和动态范围㊂参考文献:[1]张胜标,张志浩,章国豪.用于S波段的高线性低噪声放大器[J].电子器件,2016,30(1):57-61.[2]杨杰.高动态高线性单片低噪声放大器研究[D].成都:电子科技大学,2020.[3]崔伟,刘自成,陈志铭.一种L频段高线性度低噪声放大器的设计[J].微电子学,2016,46(2):174-177.[4]Pozar D M.微波工程:第3版[M].张肇仪,周乐柱,吴德明,等译.北京:电子工业出版社,2015.[5]吴健,郑远,艾宣,等.0.5dB噪声系数高线性有源偏置低噪声放大器[J].固体电子学研究与进展,2014,34(3):211-215. [6]童华清,许石义,黄剑华,等.带有源偏置的系统级封装低噪声放大器模块[J].浙江大学学报(工学版),2017,51(4):834-840.[7]汪宁欢,郑远,何旭,等.一款0.6~4.2GHz宽带低噪声放大器设计[J].固体电子学研究与进展,2019,39(1):17-22. [8]Liu H J,Zhang Z F.An ultra-low power CMOS LNA for WPANapplications[J].IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2017,27(2):174-176.[9]Yu Y H,Yang Y S,Chen Y J E.A compact wideband CMOS lownoise amplifier with gain flatness enhancement[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,2010,45(3):502-509.[10]崔伟,刘自成,陈志铭.一种L频段高线性度低噪声放大器的设计[J].微电子学,2016,46(2):174-177.[11]王华树,肖知明,马伟,等.基于GaN HEMT宽带低噪声放大器设计[J].电子技术应用,2020,46(7):60-64. [12]Deal W R,Biedenbender M,Liu P H,et al.Design and analysis ofbroadband dual-gate balanced low-noise amplifiers[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,2007,42(10):2107-2115.㊃874㊃。
毕业论文答辩微波低噪声放大器
二、设计原 理
本设计利用ADS仿真软件，并使用了高电子迁移率晶体 管(HEMT)作为放大电路的核心，它有着微波晶体管中最 低的噪声系数。低噪声放大器的设计核心是对输入匹配 网络进行“最佳噪声匹配”，即从最小噪声系数的角度 出发来设计输入匹配网络。同时，通过添加各种射频扼 流电路和负反馈来提高稳定性，并对输出匹配网络进行 最大增益设计，以满足系统各项参数的要求。
三、设计步骤
A
C
稳定性设计
偏置电路设 计
输入匹配网 络的设计
B
输出匹配网 络的设计
D
第一步：偏 置电路设计
先扫描出晶体管的 直流静态工作点， 然后利用 DA_FETBias控件 设计出偏置电路：
第二步：稳定 性设计ห้องสมุดไป่ตู้
添加了负反 馈和扼流
电路：
仿真结果：
1
2
第三步：输 入匹配网络 设计（最佳 噪声匹配）
最终仿真结 果
测量仪器： GSP830频谱仪
测量
测量
未放大时的频 谱
放大后的频谱
功率增益：（50.9）-（50.0）= 8.1dB
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谢谢各位老 师！
结束
汇报人姓名
利用Smith圆图工具 设计出的匹配网络， 实现了输入端向最小 噪声反射系数的匹配
加入匹配网络后的仿真 结果：
第四步：输 出匹配网络 设计（最大 增益匹配）
同样利用Smith 圆图工具设计出 匹配网络，实现 了晶体管输出阻 抗与输出端口的
共轭匹配。
最终实现的电路图
四：设计结 果（1）
设计结果 （2）
名：辛振宇 号：20072410135 业：电子信息工程 导教师：周晓平
低噪声前置放大器的设计毕业设计
毕业论文（设计）题目名称：低噪声前置放大器的设计题目类型：毕业设计目录毕业设计(论文)任务书 (Ⅰ)毕业设计（论文）开题报告 (Ⅲ)毕业论文(设计)指导教师评审意见 (Ⅷ)毕业论文(设计)评阅教师评语 (Ⅸ)毕业论文（设计）答辩记录及成绩评定 (Ⅹ)中文摘要 (Ⅺ)英文摘要 (Ⅻ)1前言 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 低噪声前置放大器的发展现状及趋势 (2)2 低噪声前置放大器的设计 (3)2.1差分电路，场效应管和三极管简介 (6)2.2第一级放大电路的设计 (7)2.3第二级放大电路设计 (10)3 仿真结果及分析 (15)3.1第一级放大电路仿真结果及分析 (15)3.2第二级放大电路仿真结果及分析 (16)4结束语 (16)参考文献 (17)致谢 (19)长江大学毕业论文(设计)任务书学院（系）物理学院专业应用物理学班级10602 学生姓名徐伟指导教师/职称李林/副教授1.毕业论文(设计)题目：低噪声前置放大器的设计2.毕业论文(设计)起止时间：2010 年1月5日～2010 年6月15 日3．毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）[1]Henry W.Ott著.电子系统中噪声的抑制与衰减技术[M].第2版.王培清，李迪译.北京:电子工业出版社.[2]张达.增益从1 到1000 倍可变的高精度低噪声放大器[J].电子报,2004-06 (A08).[3]郭玉,鲁永康,陈波.分立元件设计的低噪声前置放大器实用电路[J].电子器件,2005-12,28(4).[4]樊锡德.具有强抗干扰和低噪声的前置放大器[J].仪器仪表.1997,(5):8-10.[5]江月松.光电技术与实验[M].北京:北京理工大学出版社,2000:289-290.[6]Robert F.Pierret.半导体器件基础[M].北京:电子工业出版社,2004,第一版.[7]W.O.Henry.电子系统噪声抑制技术[M].北京:人民铁道出版社,1997.[8]李永平,董欣主编,蒋宏宇编著.PSpice 电路设计实用教程[M].北京:国防工业出版社,2004,第一版:3-5.[9]康光华.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2006,第五版.[10]Behzad Razavi.模拟CMOS 集成电路设计[M].西安:西安交通大学出版社,2003.[11]A.D.埃文斯.场效应晶体管电路设计[M].北京:人民邮电出版社,1988,第一版.[12]汪建民.PSpice 电路设计与应用[M].北京:国防工业出版社,2007,第一版.4．毕业论文(设计)应完成的主要内容查阅文献15篇以上，了解低噪声放大电路的发展动态。
基于ADS的低噪声放大器设计与仿真论文
齐齐哈尔大学综合实践（论文）题目基于ADS的低噪声放大器设计与仿真学院通信与电子工程学院专业班级 xxxxxxxx 学生姓名 xxxxxxx 学生学号 xxxxxxxxxxx 指导教师 xxxxx摘要：低噪声放大器，实质上就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。
噪声放大器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、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。
本次课程设计的主要目的是熟练运用先进设计系统（ADS）仿真软件设计一个基于BJT的低噪声放大器，其仿真结果能够实现放大微弱信号，从而降低噪声干扰。
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。
关键词：低噪声放大器先进设计系统双极结型晶体管噪声系数接收机目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 低噪声放大器的应用 (1)1.3 本文课程设计实验目的及意义 (1)1.3.1 实验设计目的 (1)1.3.2 实验设计意义 (1)第二章低噪声放大器基础 (2)2.1 低噪声放大器的功能和指标 (2)2.2 软件设计仿真时注意事项 (2)第三章低噪声放大器的设计与仿真 (3)3.1 晶体管直流工作点的扫描 (3)3.1.1 建立工程 (3)3.1.2 晶体管工作点扫描 (3)3.2 晶体管的S参数扫描 (5)3.3 SP模型的仿真设计 (8)3.3.1 构建原理图 (8)3.3.2 SP模型仿真 (9)3.3.3 输入匹配设计 (10)3.4 综合指标的实现 (15)3.4.1 放大器稳定性分析 (15)3.4.2 噪声系数分析 (16)3.4.3 输入驻波比与输出驻波比 (16)第四章封装模型仿真设计 (18)4.1 直流偏置网络设计 (18)4.1.1 偏置网络计算 (18)4.1.2 偏置网络仿真 (19)4.2 封装模型的仿真 (20)4.2.1 重新建立原理图 (20)4.2.2 参数仿真 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)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。
(完整版)24G射频低噪声放大器毕业设计论文
摘要近年来，以电池作为电源的电子产品得到广泛使用，迫切要求采用低电压的模拟电路来降低功耗，所以低电压、低功耗模拟电路设计技术正成为研究的热点。
本文主要讨论电感负反馈cascode-CMOS-LNA（共源共栅低噪声放大器）的噪声优化技术，同时也分析了噪声和输入同时匹配的SNIM技术。
以噪声参数方程为基础，列出了简单易懂的设计原理。
为了实现低电压、低噪声、高线性度的设计指标，在本文中使用了三种设计技术。
第一，本文以大量的篇幅推导出了一个理想化的噪声结论，并使用Matlab分析了基于功耗限制的噪声系数，取得最优化的晶体管尺寸。
第二，为了实现低电压设计，引用了一个折叠式的共源共栅结构低噪声放大器。
第三，通过线性度的理论分析并结合实验仿真的方法，得出了设计一个高线性度的最后方案。
另外，为了改善射频集成电路的器件参数选择的灵活性，在第四章中使用了一种差分结构。
所设计的电路用CHARTER公司0.25μm CMOS 工艺技术实现，并使用Cadence的spectre RF 工具进行仿真分析。
本文使用的差分电路结构只进行了电路级的仿真，而折叠式的共源共栅电路进行了电路级的仿真、版图设计、版图参数提取、电路版图一致性检查和后模拟，完成了整个低噪声放大器的设计流程。
折叠式低噪声放大器的仿真结果为：噪声系数NF为1.30dB，反射参数S11、S12、S22分别为-21.73dB、-30.62dB、-23.45dB，正向增益S21为14.27dB，1dB压缩点为-12.8dBm，三阶交调点IIP3 为0.58dBm。
整个电路工作在1V电源下，消耗的电流为8.19mA，总的功耗为8.19mW。
所有仿真的技术指标达到设计要求。
关键字：低噪声放大器；噪声系数；低电压、低功耗；共源共栅；噪声匹配ABSTRACTIn recent years, electronics with battery supply are widely used, which cries for adopting low voltage analog circuits to reduce power consumption, so low voltage, low power analog circuit design techniques are becoming research techniques for inductively degenerated cascode CMOS low-noise amplifiers (LNAs) with on-chip inductors. And it reviews and analyzes simultaneous noise and input matching techniques (SNIM). Based on the noise parameter equations, this paper provides clear understanding of the design principle. In order to achieve low-voltage, low noise, specifications, in this paper by three design technology. Firstly, using Matlab tool analyzes noise figure based on power-constrained, and obtain the optimum transistor size. Secondly, design a folded-cascode-type LNA to reduce the power supper. Third, through theoretical analysis of Linear and combine simulation methods, I obtain a final design of a the other side, in order to improve the radio frequency integrated circuit device parameters of flexibility, this paper presents a difference in the structure in the fourth chapter. The proposed circuit design is realized using csm25RF 0.25μm CMOS technology, simulated with Cadence specter RF.Based on csm25RF 0.25μm CMOS technology, the resulting differential LNA achieves 1.32dB noise figure, -20.65dB S11, -24dB S22, -30.27 S12, 14 dB S21. The LNA's 1-dB compression point is -13.3dBm, and IIP3 is -0.79dBm, with the core circuit consuming 8.1mA from a 1V power supply.Key words：low-noise amplifier (LNA)；noise figure；low voltage low power；cascode；noise matching目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2研究现状及存在的问题 (2)1.3本论文主要工作 (3)1.4论文内容安排 (3)第二章射频电路噪声理论和线性度分析 (4)2.1噪声理论 (4)2.1.1 噪声的表示方法 (4)2.1.2 本文研究的器件噪声类型 (5)2.1.2.1 热噪声 (5)2.1.2.2 MOS噪声模型 (6)2.1.3 两端口网络噪声理论 (7)2.1.4 多级及联网络噪声系数计算 (9)2.2MOSFET两端口网络噪声参数的理论分析 (10)2.3降低噪声系数的一般措施 (13)2.4MOS LNA线性度分析 (14)2.4.1 1dB压缩点 (14)2.4.2 三阶输入交调点IIP3 (16)2.4.3 多级及联网络线性度表示方法（起最重要作用的线性级） (17)2.5小结 (18)第三章 CMOS低噪声放大器的设计理论推导 (20)3.1LNA设计指标 (20)3.1.1 噪声系数 (20)3.1.2 增益 (20)3.1.3 线性度 (20)3.1.4 输入输出匹配 (21)3.1.5 输入输出隔离 (21)3.1.6 电路功耗 (21)3.1.7 稳定性 (21)3.2CMOS LNA拓扑结构分析 (21)3.2.1 基本结构及比较 (21)3.2.2 源极去耦与噪声、输入同时匹配(SNIM)的设计 (22)3.2.3 共源共栅电路结构（cascode） (27)3.2.4 功率限制的单端分析—获得最佳化的宽长比 (29)3.3其它改进型电路比较 (31)3.4偏置电路的设计 (33)3.5 CASCODE设计结论 (34)第四章 2.4GHZ LNA电路设计 (35)4.1工艺库的元器件 (35)4.2差分CASCODE电路 (35)4.2.1 差分电路的设计 (35)4.2.2 差分电路的电路极仿真 (37)4.3单端CASCODE电路 (39)4.3.1 单端电路的设计 (39)4.3.2 单端电路的电路级仿真 (42)4.3.3 单端电路的版图设计、提取及后模拟 (45)4.4电路级仿真和后模拟仿真总结 (48)4.5与其它电路的比较 (49)结束语 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录A 二端口网络的噪声理论补充 (53)附录B S参数与反射系数 (55)B.1双端口网络S参数 (55)B.2反射系数与S参数的关系 (56)B.3其它参数与S参数的关系 (57)附录C 电感源极负反馈共源电路噪声推导 (58)附录D MATLAB程序 (62)第一章绪论1.1 课题背景在最近的十多年来，迅猛发展的射频无线通信技术被广泛地应用于当今社会的各个领域中，如：高速语音来，第3代移动通信(3G)、高速无线互联网、Bluetooth以及利用MPEG标准实现无线视频图像传输的卫星电视服务等技术是日新月异，无线通讯技术得到了飞速发展，预计到2010年，无线通信用户将达到10亿人[1]，并超过有线通信用户。
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。
低噪声放大器设计仿真及优化毕业
低噪声放大器设计仿真及优化毕业低噪声放大器设计仿真及优化摘要快速发展的无线通信对微波射频电路如低噪声放大器提出更高的性能。
低噪声放大器(LNA)广泛应用于微波接收系统中，是重要器件之一，它作为射频接收机前端的主要部分，其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。
它的噪声性能直接决定着整机的性能，进而决定接收机的灵敏度和动态工作范围。
而近年来由于无线通信的迅猛发展也对其提出了新的要求，主要为：低噪声、低功耗、低成本、高性能和高集成度。
所以本论文针对这一需求，完成了一个2.45GHz无线射频前端接收电路的低功耗低噪声放大器的设计。
本文从偏置电路、噪声优化、线性增益及输入阻抗匹配等角度分析了电路的设计方法，借助 ADS 仿真软件的强大功能对晶体管进行建模仿真，在这个基础上对晶体管的稳定性进行了分析，结合 Smith 圆图，对输入输出阻抗匹配电路进行了仿真优化设计，设计了一个中心频率为2.45GHz、带宽为100MHz、输入输出驻波比小于1.5、噪声系数小于2dB和增益大于15dB的低噪声放大器。
关键词：微波；低噪声放大器；噪声系数；匹配电路；ADS仿真ABSTRACTRapid growth of wireless data communications has increased the demand for high performance RF&Microwave circuits, Such as Microwave Low Noise Amplifiers. The LNA is one of the most important and broad components in Microwave communication system receiver, as the main part of the RF front-end receiver, the function of the low noise amplifier is amplifying the faint signal which incepted from air by the antenna. It can reduce the noise jamming, so as to demodulate right information for the system. The noise performance of the LNA will affect the performance of the whole system directly, and then deciding the sensitivity and dynamic working scope of the receiver.From the aspect of bias circuit, noise optimization, linear gain, impedance match, and the design methodology for LNA is analyzed, This article carries on the modelling simulation with the aid of the ADS simulation software's powerful function to the transistor, has carried on the analysis in this foundation to transistor's stability, has used the Smith circle diagram, to input the output impedance match circuit to carry on the simulation optimization design. a radio frequency power amplifier is designed, which has a centre frequency2.45GHz, bandwidth 100MHz, I/O VSWR less than 1.5, Noise coefficient less than 2dB and Wattandgain 15dB.Key Words：microwave;low-noise amplifier; noise figure; matching circuit; ADS simulation目录1引言 (1)1.1课题研究背景11.2低噪声放大器简介21.3低噪声放大器的发展现状21.4本课题的研究方法及主要工作32低噪声放大器理论综述 (5)2.1史密斯圆图52.2S参数62.3长线的阻抗匹配72.3.1微波源的共轭匹配 (7)2.3.2负载的匹配 (8)2.3.3匹配方法 (8)2.4微带线简介82.5偏置电路93低噪声放大器的基本指标 (10)3.1工作频带103.2带宽103.3噪声系数113.4增益123.5稳定性123.6端口驻波比和反射损耗134低噪声放大器设计仿真及优化 (15)4.1指标目标及设计流程154.2选取晶体管并仿真晶体管参数154.3晶体管S参数扫描174.4放大器的稳定性分析194.5设计输入匹配网络214.5.1匹配原理 (21)4.5.2计算输入阻抗 (23)4.5.3单支节匹配电路 (23)4.6设计并优化输入输出匹配网络25结论 (30)参考文献 (32)致谢 (34)1引言1.1课题研究背景微波和射频工程是一个令人振奋且充满生机的领域，主要由于一方面，现代电子器件取得了最新的发展；另一方面，目前对语音、数据、图像通信能力的需求急剧增长。
低噪声放大电路设计
低噪声放大器我们用的是搞电子迁移率晶体管ATF54143芯片进行低噪放的设计。
设计目标：工作频率2.4~2.5G ISM频段，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用。
噪声系数NF<0.7增益Gain>15驻波比VSWRin<1.5,VSWRout<1.5设计制作：安装晶体管器件，器件已经给大家。
进入ADS主界面，按上图操作，找到并选中器件，安装。
工程自动生成，可见下图可以打开原理图看一下，其实就是此晶体管的封装。
再新建一个工程，名称随意，添加library，按照以下步骤：选择add library definition file这个按钮，寻找一下刚才生成的工程的路径，进入寻找lib.defs新建的工程里面也就添加了一个atf54143_dt，在此工程也就可以使用这个晶体管了。
新建原理图，图标，按照下图选择所需器件，右键单机，选择place component，即可在原理图画出器件。
按下图画出原理图可在中直接输入名称来超找器件，器件名称即比较淡的可看作器件名，输入即可得到器件。
比如输入TERM，即可得到以前看到过的阻抗。
连接好器件后设置参数，DC_FET参数参数含义依次为起始栅极电压，终极栅极电压，栅电流值的采样点数目，初始漏-源电压，终止漏-源电压，漏-源电压值的采样点数目。
选择displaytemplate，按下按钮，选择参数OK后记得到上一级界面按下ADD键，即添加了模版。
点击开始仿真，得到ATF54143的直流特性图。
从ATF54143的数据手册中可以读出其偏置电流曲线，Fmin 接近最小值，增益大约为16.3dB ，满足设计要求。
那么晶体管的直流工作点就设为V 3=ds V ，mA 20=ds I 。
画偏置电路：新建一个原理图，按照下图画出原理图。
器件找寻方法见上文。
再按照上图设置好元器件参数。
选择选中其中的选项，输入晶体管的直流工作点Vdd=5V，Vds=3V，Ids=20mA。
低噪声放大器的设计
低噪声放大器的设计低噪声放大器LNA 的在各种微波毫米波接收系统中有着举足轻重的地位，因为系统的总噪声系数往往由前几级决定，LNA 正好位于预选器、开关和限幅器的后面，处在系统的较前面的位置，因而制作低噪声高增益的LNA 对提高接收系统的信噪比有很明显的作用。
到目前为止，大量的采用HEMT 或HJFET 器件制作的低噪放层出不穷，Kenichi Maruhashi 等人采用HJFET 器件，制作的低噪放MMIC 单片，工作于58-62GHz ，平均增益18dB ，噪声系数3.3dB 左右[10]；M. W. Pospieszalski 等人采用InP HEMT 器件制作的低噪放同样工作在60GHz ，噪声系数却做到了2.2 dB ，增益为16dB [11]；由A.Tessmann 等人采用共面波导和MHEMT 器件制作的LNA 工作在80-100GHz ，平均增益为12dB ，噪声系数在2.3dB 左右[12]。
一般来说，通常关注LNA 的如下指标：增益及平坦度、噪声系数、工作频率及带宽、稳定性、输出P 1dB 功率、三阶交调输出IP3功率、输入输出驻波比等。
2.1.1 转换功率及等增益圆设单级放大器的原理框图如图2.1-1，其中传输功率G T 定义为传递到负载的功率与由源到网络的资用功率之比，表示为式2.1-1，IN Γ和OUT Γ表示为式2.1-2[13]。
将式2.2-2代入式2.1-1，得到了传输功率G T 的又一表达式2.2-3。
负载输出匹配网络输入匹配网络射频源ΤΤΤΤ图 2.1-1 放大器的原理框图L S LLSIN ST G G G S S G ⋅⋅=Γ-Γ-ΓΓ-Γ-=02222221221111 （2.1-1） 则有2211SIN SS G ΓΓ-Γ-=，222211LLL S G Γ-Γ-=，2210S G =L L IN S S S S Γ-Γ+=Γ222112111 SS OUT S S S S Γ-Γ+=Γ112112221 （2.1-2）22112221122221)1)(1()1)(1(LS L S L S T S S S S S G ΓΓ-Γ-Γ-Γ-Γ-=（2.1-3）对于单项化器件，其正向增益为S 21，反向功率增益为0，即|S 12|2＝，这时 2.1-3变为：2221122221)1)(1()1)(1(L S L S TU S S S G Γ-Γ-Γ-Γ-=（2.1-4）当器件的输入输出端满足共轭匹配条件*=Γ11S S 和*=Γ22S L 时，将获得最大单向功率增益，称为最大资用功率，用式 2.1-5表示：)1)(1(222211221S S S G TUM --=（2.1-5）这时有211,11S G MAX S -=，222,11S G MAX L -=设2112112,)1(11S S G G g SSMAXS S S -Γ-Γ-==，2222222,)1(11S S G G g LLMAXL L L -Γ-Γ-==（2.1-6）从式2.1-6出发，可以在ΤL 和ΤS 平面上绘制等G S 和G L 圆，圆心和半径分别为C gS(L)和R gS(L)，表示为式2.1-7 (a)、(b))1(121111S S gS g S S g C --=* )1(1)1(1211211S S gS g S S g R ----=（2.1-7a ）)1(122222L L gL g S S g C --=* )1(1)1(1222222L L gL g S S g R ----=（2.1-7b ）通过观察可以发现，当g S 或g L ＝1时，R gS(L)=0，C gS(L)＝S 11*或S 22*，这意味着最大功率增益发生在ΤL 或ΤS 平面上的S 11*或S 22*点，和上面的推导一致。
毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计
毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计:2013-5-12 15:54:07毕业设计（论文）开题报告本科 2007 级信息科学与工程学院电子科学与技术专业设计（论文）题目chopper放大器电路及版图设计起讫日期2011.01.20——2011.06.01 设计地点实验室2011年 02月 18 日一、选题的依据和意义从上世纪70 年代起,斩波技术就被用于减小比较器中MOS 放大器失调电压影响。
一般而言,斩波运放是低自调零技术：先对失调电压进行采样和保持 ,在从信号中减去这部分失调电压；相关双采样技术：自调零技术的一个特殊例子，它能实质性的减少低频的 1/ f 噪声，但是却会增加放大器的热噪声，而且还会残余下由于开关管的时钟馈通效应所引入的失调电压；斩波技术：是通过把输入信号和开关型方波信号耦合，再经同步解调和低通滤波后得到非线性小的信号，它并没有实质性的消除失调，而是调制到了高频。
在理想情况下，斩波稳定运放应该能完全消除直流失调和低频(主要是 1/ f )噪声三．论文的基本内容，拟解决的主要问题本课题设计一个应用在生物电信号的低噪声Chopper放大器电路，并完成其版图设计。
主要任务是利用Candence仿真工具对斩波运算放大器做了完整的设计，经过理论分析，电路设计，电路仿真使其基本实现了预期所设定的运放指标，体现出了斩波运放的优越所在。
该运算放大器通过将低频噪声调制到高频段，从而降低了电路的低频噪声。
本设计需要解决的问题：1.掌握Chopper放大器的基本原理、模拟集成电路设计方法和版图设计方法。
2.利用Candence仿真工具对斩波运算放大器做了完整的设计.3.进行版图设计，并验证。
四、论文计划进度2011-3-1---2011-3-31 查阅相关资料，掌握Chopper 放大器的电路基本原理；2011-4-16---2011-4-31 熟悉candence工具，进行Chopper放大器的电路设计。
微波低噪声放大器CAD设计
cir_pts (0.000 to 51.000)
并联一电感消除阻抗虚部
并联电感后阻抗图
m1 m1 freq=1.000GHz S(1,1)=0.139 / 80.488 L_value=22.000000 impedance = Z0 * (1.008 + j0.281)
S(1,1)
freq (1.000GHz to 1.000GHz)
（7）反射系数
反射系数的物理含义：反射功率与入射功率比值
г(dB)=20Log[(VSWR-1)/(VSWR+1)] г=(VSWR-1)/(VSWR+1) （8）端口驻波比
VSWR(in), VSWR(out) (voltage standing wave ratio) 对于低噪声放大器来说，输入端口驻波比比较差。
1.0E6
Unstable area
s_stab_circle(S[m1],51)
m1
0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
freq, GHz
m1 indep(m1)= 1.000G v s([0::sweep_size(f req)-1],f req)=9.000
NoiseCircles[m1,::] [0::sweep_size(freq)-1]
m1 indep(m1)= 1.000G vs([0::sweep_size(freq)-1],freq)=9.000
1.0E6
m1
0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
freq, GHz
(a)
(b)
• 在晶体管输入与输出端 之间并联反馈元件 • 在晶体管的源极与地之 间串联反馈元件
低噪声放大器的设计-射频课程设计
South China University of Technology射频设计报告低噪声放大器的设计目录1 前言................................................................................................................................................... 1... 2低噪声放大器的主要技术指标 ................................................................................................... 2..2.1 工作频率与带宽................................................................................................................. 2..2.2 噪声系数............................................................................................................................. 2...2.3 增益 ..................................................................................................................................... 2...2.4 放大器的稳定性.................................................................................................................3..2.5 输入阻抗匹配.....................................................................................................................3..2.6 端口驻波比和反射损耗.................................................................................................... 4.. 3低噪声放大器的设计指标............................................................................................................ 5.. 4设计方案......................................................................................................................................... 6...4.1 直流分析及偏置电路的设计............................................................................................ 6..4.2 稳定性分析......................................................................................................................... 9..4.3 匹配网络设计...................................................................................................................................................... 1..4.4 最大增益的输出匹配...................................................................................................................................................... 1..34.5 匹配网络的实现...................................................................................................................................................... 1..74.6 版图的设计...................................................................................................................................................... 1..85. 学习心得 .................................................................................................................................... 2..5. 参考文献......................................................................................................................................... 2..6./ 、八—1 前言低噪声放大器（low noise amplifier, LNA是射频接收机前端的重要组成部分。
基于ADS宽频低噪声放大器的设计 毕业设计(论文)
基于ADS宽频低噪声放大器的设计摘要选用噪声较小、增益较高且工作电流较低的放大管ATF55143，利用两种负反馈和宽带匹配技术，结合ADS软件的辅助设计，研制出宽带低噪声放大器。
该放大器成本较低，体积较小，可应用于各种微波通讯领域。
介绍了射频宽带放大器的设计原理及流程。
设计实现的射频宽带低噪声放大器，采用分立器件和微带线匹配，选用Agilent公司生产的低噪声增强赝配高电子迁移率晶体管ATF55143，用ADS软件进行设计、仿真和优化。
由于设计频带覆盖了多个通信常用频点。
因此决定此低噪声放大器的应用会十分广泛。
最后利用Protel99软件对电路进行了版图设计，并在FR4基板上实现了该设计，给出了设计结果。
为了降低接收前端的噪声，设计并制作一种超宽带低噪声放大器。
基于负反馈技术和宽带匹配技术，利用Avago ATF-54143 PHEMT 晶体管设计了放大器电路。
运用ADS2009 对重要指标进行仿真及优化。
实测结果表明，在0.1~2.0 GHz 范围内，其增益大于36 dB，平坦度小于±3 dB，噪声系数小于1.2 dB，工作电流小于60 mA，驻波比小于1.8。
该放大器性能良好，满足工程应用要求，可用于通信系统的接收机前端。
关键宇：低噪声放大器；噪声系数；匹配；电子技术；超宽带；微波通讯；超宽带；负反馈。
Design of wideband low noise amplifier based on ADS software simulationAbstractA new ultra-broad band low noise amplifier (LNA) was developed to use ATF55143 amplifier tube which has low noise、high gain and low operating current, based on two negative feedbacks and wideband impedance matching technologies and ADS software subsidiary design. This LNA can be widely used in microwave communication areas.Design philosophy of the RF wide-band low noise amplifier is presented．The fabricated low noise amplifier is cascaded with both of detached devices and micro-strip matching network．This design uses the chip of Agilent PHEMTATF-551M4andis simulated with Agilent ADS software． This LNA is fabricated on the FR4 with PCB drawn by Protel99se．The final test data is also provided．To reduce the noise of receiving front-ends，the design and fabrication of an ultra-wide band Low Noise Amplifier(LNA)，were presented based on negative feedback and wide band matching technologies. The amplifier tube ATF-54143 made by Avago was chosen for this design，whose key indexes were simulated and optimized by using ADS2009. The test results indicate that the LNA shows the gain above 36 dB, flatness below ±3 dB, operating current below 60 mA and noise figure less than 1.2 dB, with low cost and small volume. The good performance of this amplifier satisfies the requirement of engineering application，and it can be applied to the receiver front-end of communication systems.Keywords：low noise amplifier；noise figure；match；electron technology; ultra-broad band; microwave communication；ultra-wide band； negative feedback.目录摘要第一章前言 (1)1.1低噪声放大器的简介 (1)1.2低噪声放大器的发展现状 (1)1.3本课题的研究方法及主要工作 (2)1.4ADS软件的介绍 (2)1.5小结 (3)第二章晶体管ATF55143小信号模型的提取 (4)2.1 小信号模型的意义和作用 (4)2.2 ATF55143的静态工作点 (4)2.2.2 直流分析DC Tracing (5)2.3 偏置电路的设计 (9)2.4 小信号模型的提取 (11)2.4.1小信号模型的提取的案 (12)2.4.2小信号模型提取的步骤 (15)3 低噪声放大器的设计 (23)3.1 低噪声放大器电路设计与仿真 (23)3.1.1 设计目标以及器件和偏置条件选定 (23)3.1.2 基于ADS宽频低噪声放大器的设计方案 (23)3.1.3 稳定性分析 (24)3.2 偏置电路以及负反馈电路的设计 (25)3.2.1 偏置电路 (25)3.2.1 负反馈电路 (26)3.3 阻抗匹配 (29)3.3.1 微带线匹配 (29)3.3.2 分立LC阻抗匹配网络 (32)3.4 整体电路的仿真与分析 (36)3.5 PCB的设计与其电路的仿真 (38)3.6小结 (38)参考文献 (41)1 前言1.1 低噪声放大器简介低噪声微波放大器（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。
宽带低噪声放大器设计毕业设计..
本科毕业设计学院专业年级姓名设计题目宽带低噪声放大器设计指导教师职称****年* 月* 日目录摘要 (1)Abstract. (1)1概述 (1)2低噪声放大器设计的原理 (2)2.1噪声系数 (2)2.2低噪声放大器的功率增益以及分配电压增益 (2)2.3端口驻波比 (3)2.4工作带宽与增益平坦度 (3)2.5动态范围以及压缩点 (3)2.6三阶截断点 (4)2.7低噪声放大器的稳定性 (4)3器件的选择 (4)3.1放大器的选择 (5)3.2放大器的介绍 (5)3.3电源的供电 (5)3.4选用器件的介绍 (5)4模拟电路设计 (5)4.1方案选择 (6)4.2模拟电路设计 (6)4.3电源电路 (6)5电路的调试 (8)5.1调试过程 (8)5.2测试结果 (8)5.3系统的改进措施 (10)6总结 (11)参考文献 (11)宽带低噪声放大器设计学生姓名：*** 学号：***********学院：专业：指导老师：职称：摘要：本文介绍了一个15V单电源供电的低噪声放大器设计，设计采用三级级联的方式。
该系统主要是宽带低噪声放大器，为了满足要求，采用了高速运算放大器μa741作为前两级放大，末级用CA3140作为功率放大电路。
测试结果表明，放大倍数为100倍，带宽有1MHz。
关键词：μa741；放大器；带宽；噪声系数The design of the low noise amplifier with broadbandAbstract: This article describes the design of a single 15V power supply and low noise amplifier. The system has three amplifier consisted ofμa741 and CA3140, which meet the requirements of broadband and low noise. Test results show that a amplifier with bandwidth 1MHz is 100 times.Keywords: μa741；amplifier；Bandwidth；noise figure1概述我们知道低噪声放大器是射频电路的重要组成部分，并且在有源滤波器等电子电路当中宽带低噪声放大器起着重要作用。
低噪声放大器设计 论文
低噪声放大器设计摘要：微弱信号检测就是利用近代电子学和信号处理方法从噪声中提取有用信号，其关键在于抑制噪声。
恢复、增加和提取有用信号。
与普通放大器相比，低噪声放大器应具有低得多的噪声系数。
欲使放大器获得良好的低噪声特性，除使用好的低噪声器件外，还要有周密的设计。
本文将从低噪声放大器在通讯系统中的作用，低噪声放大器的主要技术指标以及低噪声放大器的设计方法来论述低噪声放大器，以获得最佳噪声性能的低噪声放大器。
重点介绍了低噪声放大器的设计方法。
关键词：低噪声，微弱信号检测，噪声系数，放大器0．引言随着现代科学研究和技术的发展，人们越来越需要从强噪声中检测出有用的微弱信号，于是逐渐形成了微弱信号检测这门新兴的科学技术学科，其应用范围遍及光学、电学、磁学、声学、力学、医学、材料等领域。
微弱信号检测技术是利用电子学、信息论、计算机及物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点与相关性，检测被噪声淹没的微弱有用信号，或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比，从而提取有用信号。
微弱信号检测所针对的检测对象，是用常规和传统方法不能检测到的微弱量。
对它的研究是发展高新技术，探索及发现新的自然规则的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要的应用价值。
目前，微弱信号检测的原理、方法和设备已经成为很多领域中进行现代科学技术研究不可缺少的手段。
显然，对微弱信号检测理论的研究，探索新的微弱信号检测方法，研制新的微弱信号检测设备是目前检测技术领域的一大热点。
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，众所周知，系统接收灵敏度的计算公式如下：S m in = -174+ NF+10㏒BW+S/N （1）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。
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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。
关键词：集成电路、版图、低噪声放大器AbstractIntegrated circuit layout design is a very new field, although mask design has 30 years of history, but until recently become a professional. Integrated circuit layout design is the design ideas into the process of design drawing, including digital circuit and analog circuit design. Based on analog circuits, discusses the layout design process, the method and how to reasonable layout, through the design of high performance, low power consumption,lowcost,practicalandreliableworkchiplayout.Low noise amplifier in any rf receive system located in front of the system, the system of rf receive rx sensitivity and the noise performance of a high low noise amplifier, the design and development of the key is developed with low noise high gain active components.Keywords: integrated circuits, layout, low noise amplifier第一章绪论§1．1 微波集成电路的发展历史和发展背景集成电路从60年代开始，经历了小规模集成，中规模集成，大规模集成，到目前的超大规模集成。
集成电路集的出现与飞速发展彻底改变了人类文明和人们日常生活的面目。
微波集成电路(Microwave Integrated Circuit，MIC)最早出现在60年代初期，在此之前，微波电路与设备都是由波导，同轴线和真空电子器件组成。
在60年代，微波领域有两个较大的技术变革，一是研制了许多微波固体有源器件；二是微波平面传输线的深入研究与实用化。
微波固体有源器件包括肖特基势垒混频二极管，开关用的PIN管，用于倍频及参量放大的变容管，负担振荡用的耿氏二极管，雪崩二极管，三极管类包括双极型平面三极管和场效应管；平面传输线主要是微带线，同时配合使用槽线与平面线。
微波半导体器件和平面传输线构成的微波集成电路以其小型化、重量轻、耗能少而受到重视，获得了迅速发展。
微波集成电路的含义是相对于立体的波导与同轴结构的微波电路而言，它不同于低频集成电路与脉冲数字集成电路。
低频集成电路是把有源、无源器件和连线都傲在半导体芯片上，而微波集成电路传输线电路采用分布参数的平面传输线(主要是微带线)，微波半导体器件仍是单独封装之后再焊接到电路中。
因此，更确切的名称是微波混合集成电路，通常称为微波集成电路。
70年代，随着微波半导体器件性能提高、成本降低，MIC开始进入成熟阶段。
各种类型的混频器、检波器、振荡器、放大器、开关、限幅器等已占锯了微波通信、雷达、电子战武器系统的主导地位。
尤其是GaAs场效应器件具有优良特性和许多用途，从而促进了MIC的全面发展。
§1．2 微波单片集成电路的发展概况70年代中，随着微波半导体器件的成熟，工艺加工技术的改进，以及GaAs材料设备的完善，器件成品率提高，使单片微波电路的研究已具备现实的条件。
微波单片集成电路(Microwave Monolithic Integrated Circuit，MMIC)是把无源电路、无源组件、有源半导体器件都制作在同一个半导体芯片上。
GaAs的电予迁移率比硅高数倍，而半绝缘单晶体的电阻率又比硅高几个数量级，它不仅是微波器件的理想材料，也可以做为微波平面传输线的介质基片，因而GaAs几乎成为MMIC的唯一材料。
MMIC已迅速成为微波技术领域的重点研究与发展方向。
§1．3 低噪声放大器的研究意义和发展现状构成移动通讯终端整个射频系统最主要的组件包括接收器、发射器、频率合成器等三部分。
其中，接收器主要的电路组件包含低噪声放大器、带通滤波器、混频器与解调器。
低噪声放大器在任何微波接收系统中都处于前端位置，由于微波系统的噪声系数基本上都取决于前级放大器的噪声系数，因此，低噪声放大器决定了整机接牧灵敏度和噪声性能。
目前，低噪声放大器的产品种类繁多，为了不同系统的设计要求有不同的产品，尤其对于微波毫米波频段．si基的有源器件已经不能满足系统对于噪声系数的要求，随着外廷层生长技术和微细加工技术发展，GaAs基器件已逐渐成为高频段低噪声放大器的首选有源器件。
下面对与Si基及GaAs基器件作一个简单的比较与说明。
l、si基材料器件si基材料器件的优点在于工艺成熟、材料成本低、集成度高。
但是si基材料的电子迁移率Lt；Gahs基低，同时Si基寄生电阻与寄生电容比GaAs基大，因此Si基材料器件的特征频率较GaAs基MESFET、HEMT{氐，因而si基MOsFET或si基BJT器-件的噪声系数较高，且不适用制作高频电路；而且体si基衬底较低的电阻率使得制作可集成的无源元件(例如高Q值的电感)很困难，这就限制了si基材料在高频电路中的应用。
2、GaAs基材料器件GaAs基材料的电子迁移率比Si的高约7倍，且饱和漂移速度快，所以GaAs基比Si基具有更好的高频特性，并具有电路损耗小、噪声低、频带宽、功率大和附加效率高等特点。
而且GaAs是直接带隙半导体材料，禁带宽度大，在其上研制的器件抗电磁辐射能力强，工作温度范围宽，更适合在恶劣的环境下工作。
GaAs基MESFET以其噪声低、频带宽等特点在微波领域中得到了广泛的应用，在移动通信低电压电路设计方面取得很大的进展：而且通过材料结构的改善，在高温环境下可以稳定工作。
HEMT不仅具有比MEsFET更低的噪声，而且具有优异的功率性能。
目前利用HEMTf制作的低噪声放大器和功率放大器已经广泛应用于卫星接收系统、电子雷达系统和光纤通信系统。
HBT具有高截止频率，高最大振荡频率，良好的线性度和高增益，异质结双极晶体管在微波波段是非常有用的器件。
然而。
HBT的高频噪声比高电子迁移率晶体管HEMT要差，这是因为在HEM限中噪声源之间的相关系数抵消了各个噪声源对总噪声的贡献。
但是HBT的噪声性能足以满足一些对于噪声要求不高的系统。
3、lnP基材料器件InP基器件以往均应用于军事上。
随着光纤通信跨入40Gb／s以上，InP基器件和电路开始成为各大公司竟相研究的对象。
主要原因在于InP材料基片上可生长出迁移率比GaAs和GeSi等材料更高的InGaAs女'b延层，其制作的器件频率更高，噪声更低；此外，lnP材料热导率高，更适合于制作高频大功率器件和电路；这些特点使它不仅可以在军用毫米波通信和40Gb／s以上光纤通信的应用中领先。
而且在民用第三代移动通信中也有参与竞争的性能优势。
但它的最大弱点是单晶材料的价格太贵。
LNA向超低噪声、低功耗、低电压、单电源、高增益、高可靠性、高线性度、单片集成等方向发展。
这与当前移动通信终端设备小型化、高性能、低成本的要求一致。
提高该电路的水平对提高通信质量起着重要的作用。
频率越高，信号越弱，对低噪声放大器的要求越高。
第二章集成电路版图设计方法与技巧§2.1 引言集成电路设计是指根据电路功能和性能的要求．在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下．尽量减小芯片面积，降低设计成本．缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路。
集成电路版图设计是集成电路设计的后端工作．所以通常将lC LAYOUT工程师称之为后端工程师．集成电路从60年代开始，经历了小规模集成，中规模集成，大规模集成，到目前的超大规模集成。
单个芯片上已经可以制作含几百万个晶体管的一个完整的数字系统或数模混合的电子系统。
在整个设计过程中，版图(1ayout)设计或者称作物理设计(physical design)是其中重要的一环。
他是把每个原件的电路表示转换成集合表示，同时，元件间连接的线网也被转换成几何连线图形。