微波低噪声放大器设计与测量
微波仿真论坛RD实验低噪声放大器设计制作与调试
3.2晶体管S参数扫描
选定晶体管的直流工作点后，可以进行 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
下面给出进行S参数扫描的具体操作
微波仿真论坛RD实验低噪声放大 器设计制作与调试
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
注意如何规划仿真，才能尽快得到需要的电路
要按照先局部后整体的优化，切忌直接全局优化，最好能够预先计 算设置优化元件的初值。
要注意仿真的数值稳定性，对于对参数以来敏感的仿真结果在最后 制作的时候是很难实现的。适当的时候需要考虑改系统拓扑。
养成不明白就多看微看波仿he真lp论的坛习RD惯实验低噪声放大
微波仿真论坛RD实验低噪声放大 器设计制作与调试
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
得到S(1,1)的显示如图所示
微波仿真论坛RD实验低噪声放大 器设计制作与调试
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
点击 ，激活的是数字 列表的显示方式，仿照前 面，将需要的参数加入右 边的显示列表。 对于 S(1,1)默认的显示是模/辐 角的格式。
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
点击 ，激活的是 图形显示方式，在左 边所列的参数列表中 选择需要的参数，如： S(1,1)后，在点击 将其加入右边的显示 列表。
微波仿真论坛RD实验低噪声放大 器设计制作与调试
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
然后会弹出数据显 示的格式，对于 S(1,1)，选择dB。
题
要有好的软件设计习惯
各种文件的命名 电路的布局以及参数的设置和选择 要有合理的设计顺序
要记住你在使用的是软件
物理概念要明确，不要在无意义的地方花时间
射频与微波电路设计低噪声放大器设计PPT课件
放大器的稳定性
当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于 1（即 1 1, 2 1 ）时，不
管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；
当输入端或输出端的反射系数的模大于 1 时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，
பைடு நூலகம்
P3
P1
P2
Z0
输入
a1
a2
微波
输出
匹配
b1 器 件 b2
匹配
电路
[S]
电路
P4 Z0
Zs Zin
Zout ZL
Γ sΓ 1
Γ 2Γ L
第11页/共41页
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
• 2、输入、输出匹配时，噪声并非最佳。相反有一定失配，才能实现噪声最佳。 • 对于MES FET（金属半导体场效应晶体管）来说，其内部噪声源包括热噪声、闪
第7页/共41页
放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗 • 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。
烁噪声和沟道噪声。这几类噪声是相互影响的，综合结果可归纳为本征FET栅极 端口的栅极感应噪声和漏极端口的漏极哭声两个等效噪声源。这两个等效噪声 源也是相关的，如果FET输入口（即P1面）有一定的失配，这样就可以调整栅极 感应噪声和漏极噪声之间的相位关系，使它们在输出端口上相互抵消，从而降 低了噪声系数。对于双极型晶体管也存在同样机理。 • 根据分析，为获得最小的FET本征噪声，从FET输入口P1面向信源方向视入的反 射系数有一个最佳值，用out表示。当改变输入匹配电路使呈现
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。
低噪声放大器的设计
一种900MHz频段低噪声放大器设计方法及测试结果本文介绍一种低噪声放大器的设计方法，对初学者可能有一定的借鉴作用。
关键词： LNA：低噪声放大器 IL：插入损耗ACPR：邻道功率比值 IM3：三阶交调EESOF\TOUCHSTN：八十年代流行的HP公司的小型微波软件一、任务的来源:受外单位的委托，要求设计一种低噪声放大器，具体要求如下：1.频率范围：820-960MHz2.增益：G≥45dB3.噪声系数：Nf≤1.54.带内平坦度：≤±0.2dB5.线性功率：P-1≥15dBm6.电调衰减：Att= 31dB (5bit)二、设计框架:1.放大器级数的考虑：由于常见器件有效实际增益为11～17dB，故此，3-4级方可满足增益要求。
经对比分析我们确定了以下方案：第一级：A TF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm第二级：MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm第三级：SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器，其数字电调衰减器的最小IL为1.8dB，所以，总增益约为46dB。
2.噪声系数的计算：一个放大器的噪声系数主要取决于第一、二级放大管的Nf及Gain，见以下公式：NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn-1)/(G1G2…Gn-1) 式中：NFn为第n级器件的噪声系数Gn-1为第n-1级器件的增益基于产品批量生产的一致性考虑，经HP的EESOF\TOUCHSTN编程计算，将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB，经以上公式计算得出噪声系数理论值为1.1dB，满足指标要求。
3.线性功率考虑：线性功率小，交调指标差，它将最终影响功放的ACPR 值和IM3；但是，过分地要求加大P-1，将增加电流消耗，降低了设备的可靠度，同时提高了造价，综合考虑诸多因素，SGA6586比较合适。
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声放大器的设计制作与调试低噪实验一的验目一、实的工作原理及设计方法。
（一）了解低噪声放大器进行微波有源电路的设计，优化，仿真。
件ADS 软（二）学习使用的制作及调试方法。
器（三）掌握低噪声放大二、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BJTCurve；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。
仿真原理图BJT Curve 1 图一个窗口，该窗口会现实仿真或者优化的键，开始仿真，这时会弹出13、按Simulate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。
、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。
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 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
甚低频低噪声放大器噪声系数测量-
甚低频低噪声放大器噪声系数测量-一、引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究意义二、低频低噪声放大器的噪声系数2.1 噪声的概念2.2 噪声的分析2.3 噪声系数的定义与测量方法三、测量系统的设计3.1 测量系统概述3.2 噪声测量仪器的选择3.3 测量电路的设计四、实验与结果分析4.1 实验方案设计4.2 实验数据处理与分析4.3 结果讨论五、结论和展望5.1 结论总结5.2 展望研究方向参考文献一、引言1.1 研究背景在电子行业中，低频低噪声放大器是十分重要的一类电路。
它们广泛应用于高灵敏度的测量、感应、放大等方面，如传感器、音频系统、医疗设备等领域中。
噪声系数是评估低噪声设备性能的重要指标之一，它描述了器件在信号处理过程中产生的电磁干扰对信号的影响程度。
因此，研究低频低噪声放大器的噪声系数测量方法具有重要的理论意义和实际应用价值。
1.2 研究目的本次研究旨在探究低频低噪声放大器的噪声系数测量方法，建立一套系统化的测量系统，能够准确、可靠地测量低频低噪声放大器的噪声系数。
同时还要探讨如何降低噪声系数，提高放大器的信噪比，进一步提高器件性能。
1.3 研究意义在实际应用中，低频低噪声放大器的噪声系数是十分重要的指标。
它对于电子仪器的性能和精度提高有着决定性的影响。
因此，研究设计低噪声、高性能的低频低噪声放大器对于提高电子仪器性能的发展有着十分积极的推动作用。
本文在探究低频低噪声放大器的噪声系数测量方法及其影响因素的基础上，降低噪声系数，优化性能的方法，为低频低噪声放大器的研究和应用提供了理论和实践基础。
二、低频低噪声放大器的噪声系数2.1 噪声的概念噪声是一个随机的信号，对于元器件来说，噪声通常指的是其输出信号中包含的随机成分，与输入信号无关。
这种随机性来源于器件内部运动的不规则性以及分布不均衡等因素。
噪声被分为多种类型，其中最常用的指标是均方根 (root mean square, RMS) 值。
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。
低噪声放大器的集成设计及测试
集成 、 性能可靠 ， 驻波比还有 待改善 。 但
关键词 ：赝品高电子迁移 率晶体管 ；低噪声放大器 ；微波单片集成 电路 ；宽带
ｄｓ ｎｄｗｉ ｄ ｌ ｏ ａｊ ｇ Ｅｅｔ ｎｃＤ ｖｃ ｎ ｔｕｅ ＮＥ Ｉ． ｈ ｉ ｕｔｗ ｓｆｂｉ ｔｄａ ｄｔｓｅ ｖＮＥ ｅｉ ｅ ｔ ｍｏ ｅ ｆＮ ｎｉ ｌ ｒ ｉ ｅｉ Ｉｓｉ ｔ（ Ｄ ） Ｔ ｅｃ ｃ ｉ ａ ａ ｒ ａｅ ｎ ｅｔｄｂ ＤＩ ｇ ｈ ｓ ｎ ｃｏ ｅ ｔ ｒ ｃ
维普资讯
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雕 ＩＴ ＥＵＭ Ｔ Ｙ ＥＣＯＣ ＡＲ｜ Ｅ ０Ｇ Ｒ ＩＭ ＳＥＮ ＴＨ Ｉ Ｅ 电子测量技术 Ｏ Ｆ Ｃ
低 噪 声 放 大 器 的 集 成 设 计 及 测 试
王 亮 费元春 张 斌
（． １ 北京理 工大学信息科 学技术 学院 微波技术研究所
中 图 分 类 号 ：ＴＨ８６ ． ６＋ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ
Ｉ ｅ ｒ ｔ ｄ ｄ ｓ ｇ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ｎ ｉ ｅ ａ ｐｌｆ ｅ ｎｔ ｇ ａ ｅ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｓ ｆ ｌ ｗ ｏ ｓ ｍ ｉｉ ｒ
Ｗ ａ ｇ Ｌｉｎ Ｆｅ Ｙｕ ｎ ｈ ｎ ｎ ａｇ ｉ ａ ｃ ｕ Ｚｈ ｎ ｎ ａ ｇ Ｂｉ。
可靠性高等优点 ， 在雷达、 电子战、 移动通信等领域都得到 了越来越广泛 的应用 。而高电子迁移率 晶体管 （ Ｅ Ｈ ＭＴ） 被 公认为 集成 电路 领域 中最 有 竞 争力 的三 端 器件 ， 它不 仅
具 有优异 的低 噪声 特性 ， 而且 具 有 出色 的功 率 性 能 。赝 晶 Ｈ ＭＴ， Ｅ 简称 Ｐ ＭＴ， 以 Ｈ ＭＴ 为 基 础发 展 起 来 的 ， ＨＥ 是 Ｅ 能够更 大 限度地提 高载 流 子浓 度 和迁 移率 ， 高频 、 在 高速 、 低 噪声 和 微 波 性 能 上 ， 比 Ｈ ＭＴ 更 优 越 的 性 能 。用 有 Ｅ Ｐ ＭＴ制作 的多 级低 噪 声 放 大 器 （ Ｎ 已广 泛 用 于 卫 ＨＥ Ｉ Ａ） 星接收 系统 、 电子系统及 雷达 系统 。
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
基于ADS的微波低噪声放大器的设计与仿真
Ｆ ＳＦ １
ｚ
ｒ ２ ｒ Ｌ
司
］
图３低噪放大器匹配 电路
３ Ｄ 仿 真低噪声放 大器 Ａ Ｓ
３１对晶体管特性 的测试仿真 ．
３３ 波放大器总电路设计 及总体性 能测试 ． 微
～ ０～ ＼一 Ｏ～ 豳一 圜一 ◇～
ｎ ｔ ｏ ｋｓＭ ｉｒ ａ ｒｎｓｓｏ ｍ ｐ ｉ ｅ ｓｔ ｏｒ ｅ ｉｎ．Ａ ｃ ｏ ｄｉ Ｏ ｔ ｅ ｐｒｎ ｉ ｅ ｏｆｌ —ｎｏｉｅ ａ ｐｉ ｅ ｅ ｗ ｒ ． ｃｏｗ ｖｅ ｔａ ｉｔ ｒａ ｌｆ ｒｉ ｈｅ ｃ ｅ ｏｆｔ ｄ ｓｇ ｉ ｈｅ ｃ ｒ ｎｇ ｔ ｈ ｉ ｃｐｌ ｏｗ ｓ ｍ ｌｆ ｒ ｉ ｄ ｓｇ ，ｔ ｃ ｉａ ｅ ｉｅ ｅ ｔ ｏｐｏ ｅ ｅ ｉ ＧＨ ｚｓｎｇ ｅ ｓａ ｅ ｌ ｅｉ ｎ ｅ ｈｎ ｃ ｌｒ ｑｕ ｒｍ ｎ ｓｐｒ ｓ ｄ ｄ ｓｇ ｏｆａ ５ ｎ ｉ ｌ ｔ ｇ ｏｗ ｓ ｍ ｐｉ ｅ ，ｔ ｏｕ ｈ ｅ ｈｎ ｃ ｌａ ｌｓｓ ｎｏｉｅ ａ ｌｆ ｒ ｈｒ ｇ ｔ ｃ ｉａ ｎａｙ ｉ， ｉ
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ ｙ ｒ ：ｍ ｉｒ ｃ ｏｗａ ｅ ｌｗ —ｎｏ ｓ ｍ ｐｌｆｅ ＦＨ Ｘ ３ ｖ ｏ ｉｅａ ｉｉ ｒ； ５ＬＧ ｒ ｎｓｓｏｒ ｍ ａｃ ｉ ｔａ ｉｔ ； ｔ ｈ ｎｇ； ｓｍ ｕａ ｉ ｉ ｌｔｏｎ； Ａ Ｄ Ｓｓｆ ａｅ ｏ ｔ ｒ ｗ
０ 引言
低噪声放大器除了放大从天线接收的微弱信号， 提高 电路增益外 ， 还有很重要的作用，能够改善噪声特性，提 高信噪比 ； 使天线和本振器或混频器之间相互隔离，从而
很好地避免可能 由本振器所产生的反 向传输信号对 电路形
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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。
、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
项次
设备名称ห้องสมุดไป่ตู้
数量
备注
1
扫频信号源、示波器
设计方法。
输入
匹配电路
rs=rin*
—
rL=rOUT*
二端口
有源电路
输出
匹配电路
SI1
GS
Go
Gl
RL
rin= s'
1Ql
图
单边放大器设计（Un ilateral Amplifier Desig n是S略S2源器件s参数中的Si2，即是
1sT》=s11及rout= s22
则放大器之单边转换增益（Un ilateral Tran sducer Gai n,G
一）
所谓单边设计即:
S1=S1+
）
S12=0。此时可得:
tu)为:
GTU二GSGOGL
1套
亦可用标量网络分析仪
2
放大器模块
1组
3
50QBNC及1MQ BNC连接线
4条
4
交流电源连接线
1条
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