低噪声放大器实验
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。
低噪声放大器LNA噪声系数测试技术研究
低噪声放大器LNA噪声系数测试技术研究低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是一种用于增加输入信号的幅度而几乎不引入额外噪声的放大器。
在无线通信系统中，LNA被广泛使用于接收信号链路中，扮演着信号前端放大器的角色。
因此，准确评估LNA的噪声性能至关重要。
本文将介绍LNA噪声系数测试技术的研究。
首先，我们需要了解噪声系数（Noise Figure，NF）的概念。
噪声系数是评估放大器如何将噪声引入到输出信号中的指标。
它衡量了LNA引入的噪声相对于输入信号的强度。
NF的单位是dB，值越小表示LNA引入的噪声越少。
为了测试LNA的噪声系数，我们需要使用两种基本方法：热噪声法和恒压降噪声法。
热噪声法是通过将LNA输入端短路，并测量输出端的噪声功率来评估噪声系数。
此时，LNA输入端相当于接收到一个噪声功率等于室温KTB的等效噪声电源。
K是玻尔兹曼常数，T是温度，B是系统带宽。
通过测量输出端的噪声功率和输入端的噪声电源功率，可以计算出噪声系数的值。
恒压降噪声法是通过在待测LNA输入端接入一个可变噪声源，并逐渐将其噪声功率降低到一个非常小的水平，同时测量输出端的噪声功率。
通过测量不同噪声功率下的输出噪声功率以及输入噪声功率的比值，可以得到噪声系数。
除了上述两种基本方法，还有一些扩展技术可以提高噪声系数测试的准确性，例如冷电流抵消技术、矩阵法、外差法等。
这些技术可以在一定程度上消除测试中的系统误差，提高测试结果的可靠性。
为了实现LNA噪声系数的精确测试，还需要注意以下几点：首先，要选择合适的测试仪器。
噪声系数测试仪器应具备宽频带、低噪声、高灵敏度等特点。
矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）通常被广泛应用于LNA的噪声系数测试。
其次，要定制合适的测试夹具。
测试夹具应该具备低插入损耗、高隔离度和低噪声等特点，以保证测试结果的准确性。
最后，要注意测试环境的控制。
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。
实验一 放大器噪声测试实验
实验一放大器噪声测试实验一、实验目的1.熟悉低噪声放大器的基本特性及其各个指标；2.掌握仪器噪声对前置放大器的要求；二、预习要求1．课前预习本实验习题，熟悉实验内容，掌握频率特性的测量原理和测量方法。
2．按实验电路图中给定元器件参数，估算出静态工作点、电压放大倍数。
3．根据实验习题和实验要求来设计实验数据表格，供实验时记录数据用。
三、实验设备模拟电路实验箱、双踪示波器、信号发生器、稳压电源、万用表四、实验原理放大器是仪器模拟电路中的重要功能单元，其主要作用是为传感器输出的微弱信号提供电压增益，以适应后续滤波和A/D转换对信号电平的要求。
作为重要的模拟部件，放大器的失真度、频率响应范围、幅值响应动态范围是决定整个系统相关特性的重要因素。
由于在实际应用中，对放大器的失真度、频率响应范围、幅值响应动态范围的概念比较混淆，在此给出以下定义。
失真度：又称为非线性失真（NLD：None Linear Distortion），是指放大器输入一单一频率的正弦信号时，其输出信号中谐波频率成分的总和与基波成分的比值。
频率响应范围：又称为通频带（BW：Band Width），是指放大器的放大倍数在高频和低频段分别下降到其标准放大倍数（中频段）的0.707倍时的频率范围。
放大器噪声：又称为本底噪声（Base Noise），是指放大器在没有信号输入（放大器入口接地）时，由于放大电路内部噪声源的存在，放大器仍有输出信号，该信号即为放大器的本底噪声。
把放大器电路输出端测得的噪声有效值V ON除以该电路的增益K，即得到放大器的等效输入噪声V INKVVONIN/=幅值响应动态范围：又简称为动态范围（DR：Dynamic Range），是指放大器在其规定的失真度和频率响应范围内其最大输出信号幅值与其最大本底噪声信号幅值的比值，该值通常用分贝形式给出，即nsVVDR log20=（dB）这里，V s为失真度规定范围以内的最大输出信号电压幅值；V n为最大本底噪声信号电压幅值。
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。
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。
低噪声放大器设计与仿真要点
实验3 低噪声放大器设计与仿真
实验目的：
1.了解微波低噪声放大器的技术指标和设计方法；
2.掌握使用ADS软件进行微波有源电路的设计、仿真与优化。
实验内容：
3.1 低噪声放大器的基础知识
3.2 晶体管直流工作点扫描
3.3 晶体管S参数扫描
3.4 SP模型的仿真设计
3.1 低噪声放大器的基础知识
1. 低噪声放大器的作用
放大微弱信号
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。
2. 低噪声放大器的主要技术指标
噪声系数
放大器增益
3-1。
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。
低噪声放大器实验
低噪声放大器实验（虚拟实验）一、实验目的（1）了解低噪声放大器的工作原理；（2）掌握双极性体管放大器的工程设计方法；（3）掌握低噪声放大器基本参数的测量方法；（4）熟悉Multisim软件的高级分析功能，分析高频电路的性能。
二、实验原理低噪声放大器是射频接收前端的关键器件，其主要作用是提供足够的增益将来自接收天线的微弱信号放大从而抑制后级电路的噪声影响。
相较于普通的放大器，LNA有较低的噪声系数、一定的功率增益、足够的线性范围、良好的噪声匹配特性。
一个双极性晶体管LNA的小信号模型如图1所示。
其主要参数有发射结的结电阻r b’e、发射结电容C b’e、集电结电容C b’c、基极电阻r bb’、g m U b’e、特征频率f T等。
图1为了改善噪声性能，LNA需设计匹配噪声匹配网络。
常见的匹配网络有并联共源结构、并‐串反馈式结构、共栅式结构、源极反馈式等。
三、实验内容（一）1MHz LNA1、电路结构1MHz LNA的电路图如图2所示。
根据电路原理图，选取相应的器件，构成试验电路。
在放大器的输入端加入输入信号U i后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反幅值被放大了的输出信号U o，实现电压放大。
图2如图3所示，在器件工具条上选择左起第一个按钮，选择输入信号U i。
图3如图4所示，选择“AC Power”作为输入信号，置于晶体管U1的栅极与地之间。
图4双击AC_Power 图标，出现如图5所示的对话框。
改动对话框中的相关设置可以改变幅值频率偏置电压等。
Voltage(RMS)选择5mV，Frequency选择1MHz，设置完毕点击“OK”。
图52、直流分析在进行直流工作点分析时，电路中的交流源将被置零，电容开路，电感短路。
如图6所示，单击菜单Simulate→Analysis—DC Operating Point选项将弹出对话框。
该对话框有Output、Analysis Options、Summary 共三个选项，如图7所示。
低噪声放大器实验指导书
低噪声放大器(LNA)一、实验目的（1）深入理解低噪声放大器（LNA）的工作原理、功能、作用和性能指标。
（2）学习使用频谱分析仪的工作原理和使用方法。
（3）掌握低噪声放大器性能指标的的测试方法。
二、实验仪器1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台2、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台3、直流稳压电源 SS3323 0~30V 1台4、实验电路板自制 1块三、实验电路低噪声放大器放大器电路和印制板图如图所示，电路板上包含两个放大器：一个单级低噪声放大器和一个两级低噪声放大器。
1.匹配电路输入匹配电路的类型可以分为共轭匹配和噪声匹配两种。
共轭匹配是将源的反射系数通过阻抗匹配网络变换成放大器S11的共轭。
由放大器单向化功率增益的计算式可知，在这种匹配下，放大器可以达到最大的单向化功率增益。
而噪声匹配是将源反射系数通过阻抗变换网络变换成一个能使晶体管Γ。
由于微波晶体管的噪声匹配和共轭匹配达到最佳噪声性能的反射系数opt点相差较远，不能同时达到，因此需要在两者之间做合理的折衷。
在输入匹配点的选择上可以侧重于噪声匹配，并调整匹配网络（主要是输入匹配网络）的元件参数，使噪声系数尽量小。
随着频率的升高，微波晶体管的增益会逐渐降低直至失去放大能力，因此晶体管的低频稳定性相对于高频显得很重要，故有必要限制放大器低频的增益以提高低频稳定性。
基于以上的原因，放大器的输入匹配电路应当采用高通阻抗匹配网络，通过高通匹配网络限制放大器在较低频段的增益。
以两级放大器为例，输入端高通阻抗匹配网络由一个串联电容C21和两个并联电感L21、L22组成。
另外，C21还起到隔直流电容的作用，两级放大器的静态工作点互不影响。
L22另一个作用是对场效应管的栅极加偏置电压。
这里使用电感的作用是使得直流偏置电压几乎无损失的通过给管子提供偏置电压，而对于将要放大的射频信号来说，电感的阻抗非常大以至于射频信号几乎不能通过，从而达到了隔离交流和直流通路的目的。
低噪声放大器的测试方法
低噪声放大器的测试方法
低噪声放大器的测试方法主要包括以下步骤：
1. 测试准备：准备好低噪声放大器、信号源、频谱分析仪、测试夹具等测试设备和工具，确保它们处于正常工作状态。
2. 测试环境搭建：根据测试要求搭建测试环境，将低噪声放大器放置在测试夹具上，并连接好信号源和频谱分析仪等设备。
3. 校准测试设备：在进行低噪声放大器测试之前，需要对测试设备进行校准，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 设置测试条件：根据测试要求设置信号源的频率、功率等参数，以及频谱分析仪的分辨率带宽、视频带宽等参数。
5. 测试过程：在测试过程中，需要观察低噪声放大器的输入输出信号，记录测试数据，并分析测试结果。
6. 数据分析：对测试数据进行处理和分析，计算低噪声放大器的噪声系数、增益等性能指标，并与标准值进行比较，判断其性能优劣。
以上是低噪声放大器的测试方法，不同厂家和不同型号的低噪声放大器测试方法可能存在差异。
低噪声放大器实验
低噪声放大器实验（虚拟实验）（一）1MHz LN A
直流分析
交流分析
噪声分析:
输出信号的波形与LNA输入信号的波形对比
（二）100MHz LNA
直流分析
交流分析
噪声分析
输出信号的波形与LNA输入信号的波形对比
思考题：
（1）比较100MHz LNA的输入信号频率为100MHz时，所获得的噪声系数与1MHz LNA的输入信号频率为1MHz相同幅度信号时的噪声系数的区别，并对差异的
原因做探讨。
答：输入信号频率为100MHz时获得的噪声系数比输入信号频率为1MHz时的噪声系数大。
（应在同一个电脑上做）
（2）将1MHz LNA中的NPN管换为NMOS管后，相关的仿真结果会产生哪些不同，，并对原因做探讨。
答：换成NMOS管2N7000后
直流:
交流：
噪声：。
低噪声放大器仿真实验
东南大学电子电路与综合实验报告
实验一低噪声放大器仿真实验
一、实验目的
（1）了解低噪声放大器的工作原理
（2）掌握双极性晶体管放大器的工程设计
（3）掌握低噪声放大器的基本参数的测量方法
（4）熟悉Multisim软件的高级分析功能
二、实验原理
三、实验仪器
四、实验内容/实验步骤
1、2MHz
（1）搭建电路图，如下图所示：
（2）直流分析
点击仿真——分析——直流工作点，得到下列结果：
（3）交流分析（4）噪声分析
2、250MHz （1）搭建电路
(2)直流分析
(3)交流分析
(4)噪声分析
五、思考题
（1）比较250MHzLNA LNA的输入信号频率为250MHz时，所获得的噪声系数与2MHzLNA的输入信号频率为2MHz相同幅度信号时的噪声系数的区别，并对差异的原因进行探讨。
250MHz时，噪声系数比2MHz时大很多。
在高频电路中，由于rbb’的作用，Ub’e会减小，使输出电流减小。
由Cb’c构成的反馈回路对电路的稳定性的影响也会随输入信号的频率的增加而增加。
（2）将2MHzLNA中NPN管换为NMOS管后，响应的仿真结果会产生那些不同，并对原因进行探讨。
换成NMOS后，直流分析和交流分析得到的幅值都要比晶体管的高，同时它的噪声系数也远远高于晶体管的噪声系数。
场效应管是电压控制的组件，晶体管是电流控制的组件，NMOS的跨导gm比晶体管的小很多，场效应管的功耗要小。
因此，在输入电流较小的情况下用NMOS时的输出幅值要更大一些。
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
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低噪声放大器实验（虚拟实验）
一、实验目的
（1）了解低噪声放大器的工作原理；
（2）掌握双极性体管放大器的工程设计方法；
（3）掌握低噪声放大器基本参数的测量方法；
（4）熟悉Multisim软件的高级分析功能，分析高频电路的性能。
二、实验原理
低噪声放大器是射频接收前端的关键器件，其主要作用是提供足够的增益将来自接收天线的微弱信号放大从而抑制后级电路的噪声影响。
相较于普通的放大器，LNA有较低的噪声系数、一定的功率增益、足够的线性范围、良好的噪声匹配特性。
一个双极性晶体管LNA的小信号模型如图1所示。
其主要参数有发射结的结电阻r b’e、发射结电容C b’e、集电结电容C b’c、基极电阻r bb’、g m U b’e、特征频率f T等。
图1
为了改善噪声性能，LNA需设计匹配噪声匹配网络。
常见的匹配网络有并联共源结构、并‐串反馈式结构、共栅式结构、源极反馈式等。
三、实验内容
（一）1MHz LNA
1、电路结构
1MHz LNA的电路图如图2所示。
根据电路原理图，选取相应的器件，构成试验电路。
在放大器的输入端加入输入信号U i后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反幅值被放大了的输出信号U o，实现电压放大。
图2
如图3所示，在器件工具条上选择左起第一个按钮，选择输入信号U i。
图3
如图4所示，选择“AC Power”作为输入信号，置于晶体管U1的栅极与地之间。
图4
双击AC_Power 图标，出现如图5所示的对话框。
改动对话框中的相关设置可以改变幅值频率偏置电压等。
Voltage(RMS)选择5mV，Frequency选择1MHz，
设置完毕点击“OK”。
图5
2、直流分析
在进行直流工作点分析时，电路中的交流源将被置零，电容开路，电感短路。
如图6所示，单击菜单Simulate→Analysis—DC Operating Point选项将弹出对话框。
该对话框有Output、Analysis Options、Summary 共三个选项，如图7所示。
其中Output选项用来选择需要分析的节点和变量。
图6
图7
在Viarables in Circuit 栏中单击Voltage and current选择电压电流变量；单击Voltage可选择电压变量；单击Current可选择电流变量；单击Device/Model Parameters可选择元件/模型参数变量；单击All variables可选择电路中的全部变量。
在输出波形不失真的情况下，单击主菜单下Options→Sheet Properties→Show All选项，使电路图中显示所有节点编号。
然后单击Simulate→Analysis→Dcoperating Point，在output选项里在Variables in circuit选择需要仿真的变量，单击ADD，添加到Selected variables for analysis然后单击Simulate，系统自动显示运行结果，如图8所示。
图8
3、交流分析
交流分析用于分析电路的频率特性。
需先选定被分析的电路节点，在分析时，直流电流源将被置零，交流电流源、电容、电感等均处在交流模式。
输入信号也设定为正弦波形式。
单击主菜单下Simulate→Analysis→AC analysis 选项，弹出AC Analysis对话框，进入交流分析状态。
AC Analysis 对话框有Frequency Parameters 、Output 、Analysis Options和Summary共四个选项。
在Frequency Parameters选项中可以确定分析的起始频率、终点频率、扫描方式、分析采样数和纵向坐标等参数。
其中默认起止频率分别为1Hz‐10GHz.
Sweep type窗口中调协扫描方式。
包括Decade(十倍程) Octave(八倍程) Linear(线性扫描)默认为10倍程。
单击Simulate按钮，即可获得被分析节点的频率特性曲线，如图9所示。
交流分析的结果分别显示出幅频特性和相频特性。
在对模拟小信号电路进行交流频率分析时，数字器件将被视为高阻接地。
图9
4、噪声分析
噪声系数分析主要用于研究元件模型中的噪声参数对电路的影响。
F=N0/GN S N0是输出噪声,N S是信号源电阻的热噪声，G是电路的AC增益（即二端口网络的输出信号与输入信号之比）。
噪声系数的单位是dB，即10log10(F)。
单击主菜单下Simulate→Analysis→Noise Figure Analysis，弹出Noise Figure Analysis 对话框，如图10所示。
进入噪声系数分析状态。
Noise Figure Analysis 对话框有Analysis Parameters、Analysis Options 和 Summary 共三个选项。
Input noise reference source一般选择输入电压源。
Output Node选择电路中的输出节点。
Reference node 一般选择V(0)。
单击Simulate按钮，即可获得被分析节点的噪声特性。
节点的噪声系数如图11所示。
该节点输出信号的波形与LNA输入信号的波形对比如图12所示。
图10
图11
图12
（二）100MHz LNA
采用对1MHz LNA的分析方法，对100MHz LNA进行各项电路性能分析。
1、电路结构
100MHz LNA的电路图如图13所示。
根据电路原理图，选取相应的器件，构成试验电路。
在放大器的输入端加入输入信号U i后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反幅值被放大了的输出信号U o，实现电压放大。
图13
选择“AC Power”作为输入信号，置于晶体管U1的栅极与地之间。
双击AC_Power 图标，出现如图14所示的对话框。
改动对话框中的相关设置可以改变幅值频率偏置电压等。
Voltage(RMS)选择5mV，Frequency选择100MHz，设置完毕点击“OK”。
图14
2、直流分析
如图6所示，单击菜单Simulate→Analysis—DC Operating Point选项，调出DC分析对话框，按照图7所示，做相应的设置。
在输出波形不失真的情况下，单击主菜单下Options→Sheet Properties→Show All选项，使电路图中显示所有节点编号。
然后单击Simulate→Analysis→Dcoperating Point，在output选项里在Variables in circuit选择需要仿真的变量，单击ADD，添加到Selected variables for analysis然后单击Simulate，系统自动显示运行结果，如图15所示。
图15
3、交流分析
单击主菜单下Simulate→Analysis→AC analysis 选项，弹出AC Analysis对话框，进入交流分析状态。
对话框中默认起止频率分别为1Hz‐10GHz.
单击Simulate按钮，即可获得被分析节点的频率特性曲线，如图16所示。
交流分析的结果分别显示出幅频特性和相频特性。
图16
4、噪声分析
单击主菜单下Simulate→Analysis→Noise Figure Analysis，弹出Noise Figure Analysis 对话框，进入噪声系数分析状态。
Input noise reference source选择输入
电压源。
Output Node选择电路中的输出节点。
Reference node选择V(0)。
单击Simulate按钮，即可获得被分析节点的噪声特性。
四、预习要求
（1）复习《通信电子线路》教材中关于LNA的电路原理。
（2）复习“MULTISIM”（Electronic Workbench）软件的使用。
五、报告要求
（1）记录仿真获取的波形曲线
（2）列出电路的实验数据，并对实验数据与理论值间的差异进行分析。
（3）完成思考题
六、思考题：
（1）比较100MHz LNA的输入信号频率为100MHz时，所获得的噪声系数与1MHz LNA的输入信号频率为1MHz相同幅度信号时的噪声系数的区别，并对差异的原因做探讨。
（2）将1MHz LNA中的NPN管换为NMOS管后，相关的仿真结果会产生哪些不同，，并对原因做探讨。