07微波低噪声放大器设计与测量
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。
低噪声放大器设计
低噪声放大器设计随着电子技术的不断发展，低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）在无线通信和微波领域的重要性不断提升。
低噪声放大器的主要作用是在前置放大器中放大微弱信号，同时将噪声压制到最小，以保证整个系统的性能。
低噪声放大器的噪声系数是衡量其性能的重要指标，通常用dB比值或者分贝数来表示，简称Nf。
低噪声放大器的设计要确保Nf足够低，才能在微弱信号中产生足够的增益且不引入过多的噪声。
因此，低噪声放大器的设计非常重要。
一、低噪声放大器设计的挑战在设计低噪声放大器时，需要面临几个挑战。
第一，如何处理噪声。
在放大器中，噪声来自于电阻、晶体管的温度、元器件的起伏等因素，噪声在传输信号时会被放大。
因此，设计低噪声放大器需要充分考虑噪声的来源，并采取合适的抑制措施，以保证系统的高效运作。
第二，如何改善热噪声。
热噪声是低噪声放大器中一个常见的问题，是由器件本身热引起的噪声。
为了减小热噪声，需要减小器件的温度，采用低噪声晶体管等高品质元器件来代替常规器件，并减小元器件之间的串扰。
第三，如何平衡增益和噪声。
低噪声放大器需要在增益和噪声之间进行权衡，在增益和噪声之间找到平衡点。
增加放大器的增益会对噪声产生影响，因此需要采用低失真、高效率的放大器设计来保证放大器的性能。
二、低噪声放大器的设计要点低噪声放大器的设计要点主要包括器件选择、电路结构、滤波器和匹配等。
器件选择是设计低噪声放大器时非常关键的一个方面，选择适当的低噪声、低电荷、高频率的晶体管材料，能提高系统的性能，也能减小噪声系数。
电路结构是设计低噪声放大器时的另外一个重要方面。
直接耦合放大器和共源放大器是常见的电路结构，其中直接耦合放大器简单、稳定，但增益和噪声系数会受到限制。
而共源放大器的增益和噪声系数的选择范围更大，但也更过程更为复杂。
此外，混频器的阻抗匹配和反馈网络设计也是设计低噪声放大器的重要方面。
滤波器也是设计低噪声放大器时需要重点考虑的方面之一。
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告一、实验的那些小前奏。
家人们！今天咱来唠唠这个微波低噪声放大器的原理与设计实验。
一开始听到这个名字的时候，我就感觉它好高大上啊，就像那种在科学云端漫步的东西。
不过呢，当真正开始接触这个实验，就发现它其实也像个调皮的小怪兽，有点难搞，但又特别有趣。
二、啥是微波低噪声放大器呀。
那咱得先搞明白这个微波低噪声放大器是个啥玩意儿。
简单来说呢，它就像是一个超级贴心的小助手，在微波信号处理这个大舞台上发挥着重要的作用。
在我们周围，到处都有微波信号，就像空气中的小精灵一样。
但是呢，这些信号往往会夹杂着噪声，就像小精灵里面混进了一些捣蛋鬼。
这个微波低噪声放大器呢，它的本事就是在放大这些微波信号的同时，尽可能地把那些捣蛋的噪声给压制住，让我们能得到比较纯净又被放大了的信号。
想象一下，如果把微波信号比作是一场音乐会的演奏声，噪声就是那些在台下叽叽喳喳的杂音。
这个放大器就像是一个超棒的音乐厅管理员，它把演奏声放大，让每个角落都能听到美妙的音乐，同时把那些杂音都给屏蔽掉，让大家可以享受纯粹的音乐盛宴。
三、实验原理的探索之旅。
那这个放大器为啥能做到这样神奇的事情呢？这就涉及到它的原理啦。
它的内部就像是一个精心设计的小迷宫，里面有着各种各样的电子元件，像晶体管之类的。
这些元件就像是小迷宫里的小关卡，微波信号和噪声在里面穿梭的时候，就会受到不同的对待。
对于微波信号来说，这个小迷宫就像是为它量身定制的绿色通道。
通过巧妙地设置晶体管的工作状态，还有电路的一些参数，就可以让微波信号顺利地通过这些关卡，并且在通过的过程中被放大。
就好像小信号是一个小探险家，在这个友好的迷宫里越走越强壮，不断地成长变大。
而对于噪声呢，这个迷宫可就没那么友好啦。
因为噪声的一些特性和微波信号是不一样的，所以在经过那些关卡的时候，就会受到各种阻碍和削减。
比如说，通过合理地选择晶体管的类型和电路的结构，可以让噪声在某些地方就被消耗掉，就像小捣蛋鬼在迷宫里不断地碰壁，最后被削弱得没什么力气了。
07微波低噪声放大器设计测量
实验七微波低噪声放大器的设计与测量一、实验目的1.了解射频放大器的基本原理与设计方法。
2.利用实验模块实际测量以了解放大器的特性。
3.学会使用微波软件对射频放大器的设计并分析结果。
二、预习内容1．熟悉放大器原理等理论知识。
2．熟悉放大器设计相关理论知识。
三、实验设备四、理论分析一个射频晶体放大器电路可分为三大部分：二端口有源电路、输入匹配电路及输出匹配电路，如图4-1所示。
一般而言，二端口有源电路采用共射极（或共源极）三极管（BJT、FET）电路，此外，还包括直流偏压电路。
而输入匹配电路及输出匹配电路大多采用无源电路，即利用电容、电感或传输线来设计电路。
一般放大器电路，根据输入信号功率不同可以分为小信号放大器、低噪声放大器及功率放大器三类。
而小信号放大器依增益参数及设计要求，可分成最大增益及固定增益两类。
而就S参数设计而言，则可有单向设计及双边设计两种。
本单元仅就小信号放大器来说明射频放大器之基本理论及设计方法。
（一） 单边放大器设计（Unilateral Amplifier Design ）所谓单边设计即是忽略有源器件S 参数中的S 12，即是S 12=0。
此时可得： ΓIN = S 11 及 ΓOUT = S 22 则放大器之单边转换增益(Unilateral Transducer Gain,G TU )为：L O S TU G G G G =其中 222222121121111LLL O SSSS G S G S G Γ-Γ-==Γ-Γ-=假若电路又符合下列匹配条件：ΓS = S 11* 及 ΓL = S 22*则可得到此放大器电路之最大单边转换增益(Maximum Unilaterla Transducer Gain,G TU,max )：222221211max ,1111S S S G TU -⋅⋅-=（二） 双边放大器设计(Bilateral Amplifier Dseign)双边设计即是考虑有源器件S 参数中的S 12，即是S 12≠0。
低噪声放大实验技术的电路设计与噪声测量方法
低噪声放大实验技术的电路设计与噪声测量方法引言：在电子领域中，噪声一直是一个令人头疼的问题。
尤其在放大器设计中，噪声的存在对信号品质产生不可忽视的影响。
为了提高放大器的性能和减少噪声的影响，低噪声放大器设计技术得到了广泛的研究与应用。
本文将介绍低噪声放大实验技术的电路设计以及常用的噪声测量方法。
一、低噪声放大器电路设计1. 噪声源识别在进行低噪声放大器设计之前，首先需要识别噪声的来源。
在放大器中，噪声主要有热噪声、亚瑟贝克效应和1/f噪声等。
了解噪声源的类型可以有针对性地进行电路设计和噪声分析。
2. 选择低噪声元件在放大器电路中，选择低噪声元件是实现低噪声放大的重要步骤。
例如，低噪声管可以在前置放大器中使用，而噪声系数较小的电阻器则可以在电路中使用。
3. 优化电路布局电路的布局也对噪声性能产生影响。
在电路设计中，应尽量避免元件之间的相互干扰，减少电流回路的面积。
同时，还可以采取屏蔽措施，减少外界干扰对电路的影响。
4. 运用差动对抗共模噪声技术差动对抗共模噪声技术是一种常用的低噪声放大器设计方法。
通过在电路中引入差动对抗结构，可以有效抑制共模噪声的影响，提高信号的纯净度。
5. 使用负反馈技术负反馈技术在放大器设计中被广泛应用。
通过引入负反馈回路，可以降低放大器的噪声系数，提高整体的信噪比。
在设计中，合理选择反馈系数和优化反馈回路的参数是关键。
二、噪声测量方法1. 噪声功率谱密度测量噪声功率谱密度是描述噪声分布频率特性的重要参数。
常用的测量方法是通过谱分析仪进行，将信号输入到谱分析仪中，然后读取噪声功率谱密度曲线。
此方法适用于分析噪声的频域分布特性。
2. 噪声参数测量常见的噪声参数包括噪声系数、亚瑟贝克系数和1/f噪声系数等。
测量方法主要通过连接噪声源和测量设备，例如噪声系数测量器，对噪声参数进行测量并记录结果。
3. 热噪声测量热噪声是放大器中最主要的噪声源之一，测量方法通常是通过连接热阻或热电偶等元件，将其输入到噪声测量装置中进行测量。
《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
低噪声放大器的设计与实现
低噪声放大器的设计与实现低噪声放大器是一种特殊的放大器，它主要用于在频率范围内放大微小信号，且尽可能地减小噪声干扰。
在现代电子通信、无线网络、雷达等领域都有广泛的应用。
本文将介绍低噪声放大器的设计与实现，同时探讨一些常见的优化方法。
一、低噪声放大器的设计基本原理低噪声放大器的实现需要满足多个条件，如宽带、低噪声、高增益、稳定性等，这些条件相互制约，需要在设计时进行平衡考虑。
首先，低噪声放大器需要使用低噪声信号源作为输入，这样才能尽可能减少噪声产生的影响。
其次，为了达到高增益的要求，可以使用多级放大器来实现。
不过，每一级放大器都会引入一些噪声，因此需要对每一级放大器进行优化，以达到低噪声的目标。
低噪声放大器的设计还要满足传输线和匹配网络的要求。
传输线的设计需要尽可能减少传输线的损耗和噪声，同时匹配网络的设计则需要将输出端的负载和输入端的驱动电路匹配，以保证信号传输的最大功率。
二、低噪声放大器的实现方法低噪声放大器的实现方法有很多种，这里我们介绍一种常用的方法：差分放大器。
差分放大器是一种基于差分放大器电路结构而形成的放大器，它有两个输入，每个输入通过独立放大的电路，输出相减。
差分放大器可以通过噪声消除的方式减少输入信号中的噪声干扰，同时也可以增加信号的线性范围和热稳定性。
差分放大器的实现需要使用两个宽带放大器，一个用于正向增益，一个用于反转增益。
为了保证放大器的相位稳定性和增益平衡，需要使用一些调节网络和补偿电路。
其中，调节网络可以在信号到达输入端时调整放大器的增益，从而保证放大器的线性度。
而补偿电路则可以减少放大器中信号反馈的影响，提高放大器的稳定性。
三、低噪声放大器的优化方法在低噪声放大器的设计中，需要综合考虑多种因素，如噪声、增益、速度、频率响应等。
针对这些因素，有几种常用的优化方法可以帮助提高低噪声放大器的性能。
1. 选择适当的放大器器件放大器的选型是影响低噪声放大器性能的重要因素。
选择合适的放大器器件可以大大提高低噪声放大器的增益和灵敏度。
微波集成电路中的低噪声放大器设计
微波集成电路中的低噪声放大器设计在微波集成电路（MMIC）的设计中，低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）的设计是至关重要的一环。
LNA的性能直接影响着整个系统的噪声指标，尤其在无线通信、雷达系统等对信号质量要求极高的应用中，LNA的设计显得尤为重要。
本文将探讨微波集成电路中低噪声放大器的设计原理、关键技术和优化策略。
### 1. 设计原理低噪声放大器的设计目标是在尽可能保持信号增益的前提下，最小化噪声指标。
在微波频段，噪声主要分为热噪声和器件本身的噪声。
因此，LNA的设计需要考虑以下几个方面：- **合适的工作点：** 选择适当的偏置点可以有效地降低器件本身的噪声。
- **优化的频率响应：** 在设计过程中需要考虑LNA在整个工作频段内的增益和噪声指标的平衡。
- **有效的匹配网络：** 设计合适的输入和输出匹配网络可以提高LNA的性能，并降低噪声指标。
### 2. 关键技术在微波集成电路中，实现低噪声放大器的关键技术主要包括：- **器件选择：** 选择具有低噪声特性的器件是设计低噪声放大器的首要步骤。
例如，高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波和毫米波领域具有广泛应用，因其低噪声和高增益的特性而备受青睐。
- **封装和布局：** 良好的封装和布局设计可以降低射频信号与环境的干扰，减小器件的热噪声，并提高系统的稳定性和可靠性。
- **功率匹配网络：** 采用合适的功率匹配网络可以有效地提高LNA的输入和输出匹配度，从而减小信号的反射损耗，提高整体性能。
### 3. 优化策略为了进一步提高微波集成电路中低噪声放大器的设计效果，可以采取以下优化策略：- **噪声系数优化：** 通过调整电路拓扑结构和器件参数，优化LNA的噪声系数，以实现更低的噪声指标。
- **电源抑制：** 有效地抑制电源噪声对LNA性能的影响，采用低噪声、高稳定性的电源设计是一种有效的策略。
- **热管理：** 在高频高增益的工作条件下，合理设计散热结构，降低器件温度，有助于减小热噪声并提高系统的可靠性。
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。
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
单击此处添加副标题
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。
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。
微波低噪声放大器的设计
Ｇ： 噬 Ｉ 二
１ＳＦ 一１ｓ １］
Ｇ Ｉｌ Ｇ： 。 ｓｌ ｚ ２
：
Ｊｓ ｌ ｒ。 —２Ｌ ２Ｊ
假若 电路 又符 合下 列 匹配条件 ：
看 它的评价 因子是 否够 小 。一 般而言 ，当 Ｍ 值 小于
０ ０ 或 一ｌ ｄ ．３ Ｂ时 即可采用单 边设计 。 ５
其计 算 公式如 下 ：
Ｍ： ： ： ：
Ｉｓ — ｒ ＞ ｌ ｌ１＜ ｌ ＩＩ ｓ ｃ Ｊ Ｓ１ Ｉ 且 ｉＬ — ｒ ＞ ｌ ｆ ２ ｌ ｉｉ Ｉ ｃ Ｊ ８１ ｆ ２￣
其中 ：
言 ，二端 Ｆ有源电路采用三极管 （ Ｊ Ｉ Ｂ Ｔ、Ｆ Ｔ）共射 Ｅ
极或 共源极 电路 ，此 外 ，还包 括直 流偏压 电路 。而 输入 匹配 电路 及输 出 匹配 电路 大 多采 用 无源 电路 ， 即利 用 电容 、电感或 传输 线来设 计 电路 。一般 放大 器 电路 ，根 据输 入信号 功率 不 同可分 为小 信号放 大 器 、低噪声放 大 器及功 率放 大 器三类 。而 小信号 放
经过推 导可 利用 下列 公式 计算 出最 佳输 入反 射 系数 Ｆ ｍ和最佳输 出反射 系数 ＦＬ Ｓ ｍ：
１ 理论分 析
１ １ 单边 放 大 器 设 计 ．
Ｆｓ ｍ
］
－
９－
维普资讯
网络ｓ传输
— —
Ｃ． Ｂ一 ｆＩ Ｂ Ｉｚ ．ｚ ２ ｚ ４ ｚ ｃ
１２ 双 边 放 大 器 设 计 ．
双边设 计就是 考虑有源 器件 Ｓ参数 中的 Ｓ１，即 ２
微波低噪声放大器的原理与设计
微波低噪声放大器的原理与设计一、实验目的1．了解射频放大器的基本原理与设计方法；2．利用实验模组实际测量以了解放大器的特性；3．学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真，并分析结果。
二、实验原理在一个无线接收系统中，为了获得良好的总体系统性能，需要一个性能优越的前端，而低噪声放大器（LNA）就是前端的一个重要组成部分。
低吸声放大器电路结构：低噪声放大器作为射频信号传输链路的第一级，必须满足以下要求：首先，具有足够高的增益及接收灵敏度；其次，具有足够高的线性度，以抑止干扰和防止灵敏度下降；第三，端口匹配良好，信号能够有效地传输。
另外，还要满足有效隔离、防止信号泄漏以及稳定性等方面的要求。
通常，射频电路端口要与50Ω阻抗匹配，为了满足输入端功率匹配条件，一般采用源极串联电感反馈匹配结构，如图15-1所示。
图15-2是该结构的小信号图。
图15-1 源极串联电感反馈匹配结构图15-2 源极串联电感反馈匹配结构的小信号图在图15-1、图15-2中，Lg为栅极串联电感，LS为源极串联电感，Cgs为等效栅源电容。
由图15-2可得：当谐振时有：其中，这种结构用电感来等效实电阻进行阻抗匹配，没有引入过多的噪声，因此被广泛采用。
在频率较高的频段设计制作放大器，通常采用场效应管FET。
影响放大器的噪声系数的因素有很多，除了选用性能优良的元器件外，电路的拓扑结构是否合理也是非常重要的。
放大器的噪声系数和信号源的阻抗有关，放大器存在着最佳的信号源阻抗，如图15-3所示。
此时，放大器的噪声系数是最小的，所以放大器的输入匹配电路应该按照噪声最佳来进行设计，也即根据FET的Γopt来进行设计。
为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比，输出匹配电路则采用共轭匹配。
输入匹配电路在达到最佳噪声匹配时，放大器的输入阻抗不一定恰好与信号源阻抗匹配，因而功率放大倍数不是最大。
设计低噪声放大器，首要考虑的是噪声要尽可能低，其次才是增益的问题。
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。
基于OP07的程控放大器设计
基于OP07的程控放大器设计
程控放大器是一种通过控制电流或电压来改变放大倍数的放大器。
基
于OP07的程控放大器设计可以实现对输入信号的放大倍数进行精确控制。
OP07是一款高精度、低噪声、低输入偏置电流的运算放大器，非常适合
用于放大器设计。
首先，根据系统的要求，我们可以确定放大倍数的范围和精度。
然后
选择合适的OP07芯片，并通过按照OP07的数据手册进行电路布局和连接。
为了保证放大倍数的可调范围，可以选择串联一个小范围的可变电阻器作
为反馈电阻。
在电路连接完毕后，我们需要对电路进行调整和测试。
首先，我们可
以使用一个稳定的参考电压作为输入信号，调整可变电阻器的阻值，观察
输出信号的变化情况。
如果输出信号满足要求，那么我们可以进一步测试
不同的输入信号情况下的放大倍数。
在测试过程中，我们可以使用输入信号发生器模拟不同的输入信号，
然后通过示波器观察输出信号的波形和放大倍数。
如果输出信号不满足要求，我们可以再次调整可变电阻器的阻值，直到输出信号满足要求为止。
在设计过程中，我们还需要考虑一些额外的因素，比如电源电压的稳
定性、温度的影响等。
这些因素可能会对放大倍数产生影响，所以我们需
要通过在实际应用环境中测试来进行验证。
总结起来，基于OP07的程控放大器设计需要根据系统要求选择合适
的OP07芯片，并通过可变电阻器来控制放大倍数。
在电路连接完毕后，
我们需要对电路进行调整和测试，以保证输出信号满足要求。
在实际应用中，还需要考虑一些额外的因素来保证放大倍数的稳定性和精度。
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
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实验七微波低噪声放大器的设计与测量一、实验目的1.了解射频放大器的基本原理与设计方法。
2.利用实验模块实际测量以了解放大器的特性。
3.学会使用微波软件对射频放大器的设计并分析结果。
二、预习内容1．熟悉放大器原理等理论知识。
2．熟悉放大器设计相关理论知识。
三、实验设备四、理论分析一个射频晶体放大器电路可分为三大部分：二端口有源电路、输入匹配电路及输出匹配电路，如图4-1所示。
一般而言，二端口有源电路采用共射极（或共源极）三极管（BJT、FET）电路，此外，还包括直流偏压电路。
而输入匹配电路及输出匹配电路大多采用无源电路，即利用电容、电感或传输线来设计电路。
一般放大器电路，根据输入信号功率不同可以分为小信号放大器、低噪声放大器及功率放大器三类。
而小信号放大器依增益参数及设计要求，可分成最大增益及固定增益两类。
而就S参数设计而言，则可有单向设计及双边设计两种。
本单元仅就小信号放大器来说明射频放大器之基本理论及设计方法。
（一） 单边放大器设计（Unilateral Amplifier Design ）所谓单边设计即是忽略有源器件S 参数中的S 12，即是S 12=0。
此时可得： ΓIN = S 11 及 ΓOUT = S 22 则放大器之单边转换增益(Unilateral Transducer Gain,G TU )为：L O S TU G G G G =其中 222222121121111LLL O SSSS G S G S G Γ-Γ-==Γ-Γ-=假若电路又符合下列匹配条件：ΓS = S 11* 及 ΓL = S 22*则可得到此放大器电路之最大单边转换增益(Maximum Unilaterla Transducer Gain,G TU,max )：222221211max ,1111S S S G TU -⋅⋅-=（二） 双边放大器设计(Bilateral Amplifier Dseign)双边设计即是考虑有源器件S 参数中的S 12，即是S 12≠0。
此时可得：L L IN S S S S S Γ-Γ+==Γ22211211'111 及 SS OUT S S S S S Γ-Γ+==Γ11211222'221若利用最大增益匹配法（亦称共轭阻抗匹配法），则可得 ΓS =ΓIN * 及 ΓL =ΓOUT *经过推导可利用下列公式计算出最佳输入反射系数ΓSm 和最佳输出反射系数 ΓLm ：2121211124C C B B Sm⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-±⋅=Γ ，2222222224C C B B Lm ⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-±⋅=Γ图13-1 放大器电路方框图 LLS S S S S Γ-Γ+=22211211'111LLS S S S S Γ-Γ+=22211211'111SSS S S S S Γ-Γ+=11211222'221S IN11ΓLΓOUT= S ’22 R SL其中211222111122222111222221122222211111S S S S S S C S S C S S B S S B -=∆⋅∆-=⋅∆-=∆-+-=∆--+=（三） 单边设计评价因子（Unilateral Figure of Merit , M ）在判断有源元件是否适用单边设计时，主要看它的评价因子是否够小。
一般而言，当M 值小于0.03或-15dB 时即可采用单边设计。
其计算公式如下：)1()1(221122112112S S S S S S M -⋅-⋅⋅⋅=最大增益误差比则为：2max ,2)1(1)1(1M G G M TU T -<<+其中G T 是有源元件的转换增益(Transducer Gain) 22112221122212)1)(1()1()1(LS L S L S T S S S S S G ΓΓ-Γ-Γ-Γ-⋅⋅Γ-=（四） 放大器的稳定条件（Stability Criteria ）（1） 无条件稳定Unconditionally stable ）一个良好的放大器设计电路除考虑增益和输出入匹配外，还需要考虑放大器在工件频段中是否为无条件稳定，以避免电路产生振荡。
如图5-2（a ）所示:对于一个放大器电路而言，其有源器件在ΓS =0及ΓL =0情况下，无条件稳定的充要条件为K > 1 ， |S 11| < 1 且 |S 22| < 1其中K 称为稳定因子（stability factor ）2112222221121S S S S K ⋅∆+--=（2）条件稳定（Conditionally stable ）当有源器件不符合上述无条件稳定的三大规定时，即称为条件稳定。
在此情况下，在输入端平面及输出端平面，必存一些不稳定区域，如图5-2（b ）所示:而在设计输出入匹配电路时，务必避免使用这些区域，以免造成放大器电路自激。
其对应无条件稳定的条件为||c S | - r S | > 1，|S 11|< 1 且 ||c L | - r L | > 1，|S 22|< 1而条件稳定则是||c S | - r S | < 1，|S 11|< 1 或 ||c L | - r L | < 1，|S 22|< 1（A ）输出稳定圆（Load Stability Circle ）：L L L r c =-Γ半径 22222112∆-=S S S r L ； 圆心 22222∆-=S C c L（B ）输入稳定圆（ Source Stability Circle ）：s s S r c =-Γ半径 22112112∆-=S S S r s ； 圆心 22111∆-=S C c s(五) 设计步骤：步骤一：设定放大器工件频率(f 0)与输出入阻抗(R S , R L )。
一般射频放大器的输出入阻抗设定为50Ω。
步骤二：根据电源选用晶体三极管，同时设定三极管的偏压条件(VCE ,I C )，决定出在该条件下的三极管的S 参数(S 11,S 21, 12,S 22)，并设计适用它的偏压电路。
步骤三：将步骤二所获得的S 参数代入上述公式计算出下列设计参数。
稳定因子，K图13-2 条件稳定圆示意图| - r L | < 1 22 | < 1| |c S | - r | S 11 )单边设计评价因子，M最大单边转换增益，G TU,max输入稳定圆的圆心，C S及半径，r S输出稳定圆的圆心，C L及半径，r L最佳输入反射系数ΓSm最佳输出反射系数ΓLm步骤四：检查K值是否小于1。
若K值大于1，则为无条件稳定可进行下一步骤。
若小于，则须将输出入稳定圆标示于单位圆的史密斯圆图上，以便在设计输出入匹配电路时，避免使用到不稳定区域（如图5-2(b)）所示。
步骤五：检查M值是否够小。
（1）若M值接近0.03(-15dB)则适用单边设计，可得ΓS = S11*及ΓL = S22*最大增益即为G TU,max（2）若M值大于0.03(-15dB)则须用双边设计，可得ΓS =ΓSm 及ΓL =ΓLm最大增益即为G T,max步骤六：利用步骤五所得ΓS及ΓL设计输出入匹配电路五、模块测量1、对LNA,MMIC放大器的S11及S21测量以了解MMIC放大电路的特性。
对LNA,BJT放大器的S11及S21测量以了解射频BJT放大电路的特性。
2、准备扫频仪、同轴检波器、示波器、相关模块等。
3、测量步骤：一、用标量网络分析仪的测量方法：⑴ LNA的P1端子的S11测量：设定频段：BAND-4；用DC-1连接线将后面12VDC输出端子连接起来；对模块P1端子做S11测量，并将测量结果记录于表（9-1）中。
⑵ LNA的P1及P2端子的S21测量:设定频段: BAND-4；对模块P1及P2端子做S21测量，并将测量结果记录于表(9-2)中。
⑶ LNA的P3端子的S11测量：设定频段：BAND-4；对模块P3端子做S11测量，并将测量结果记录于表（9-3）中。
⑷ LNA的P3及P4端子的S21测量：设定频段：BAND-4；对模块P3及P4端子做S21测量，并将测量结果记录于表（9-4）中。
4、实验记录表9-1、9-2、9-3、9-4均为以下此表:二、用扫频仪、同轴检波器、示波器、相关模块的测量方法：⑴ 将示波器打到X-Y 挡，扫频仪扫瞄输出接示波器的X 输入作为水平频率线。
⑵将扫频仪射频输出接LNA ，中心频率为2600MHz ，滤波器输出接微波同轴检波器，然后接到示波器Y 轴挡。
将扫频仪扫瞄带宽打到200MHz ，带通滤波器带宽为20MHz ，用扫频仪Maker 频标观查测量带内波动。
注意扫频仪输出打到－30dBm 。
⑶带内增益的测量，去掉LNA，直接将扫频仪输出接微波同轴检波器，到示波器观查前后两种情况下的电平差别，再调节扫频仪输出使两种情况示波器指示相同，记下两次的电平差，可测出带内增益分贝数。
⑷其它指标测量方法同前。
图5-2 微波滤波器测量方框图。