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1、利用ADS設(shè)計(jì)LNA低噪聲放大器設(shè)計(jì)的依據(jù)和步驟：?滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)噪聲系數(shù)（或噪聲溫度）；功率增益；增益平坦度；工作頻帶；動(dòng)態(tài)范圍輸入、輸出為標(biāo)準(zhǔn)微帶線，其特征阻抗均為50W步驟：?放大器級(jí)數(shù)（對(duì)于我們，為了便于設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)，通常選擇一級(jí)）?晶體管選擇?電路拓樸結(jié)構(gòu)?電路初步設(shè)計(jì)?用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化、仿真模擬一、低噪聲放大器的主要技術(shù)指標(biāo)1．LNA的噪聲系數(shù)和噪聲溫度放大器的噪聲系數(shù)NF可定義如下式中，NF為微波部件的噪聲系數(shù)；Sin，Nin分別為輸入端的信號(hào)功率和噪聲功率；Sout，Nout分別為輸出端的信號(hào)功率和噪聲功率。噪聲系數(shù)的物理含義是：信號(hào)
2、通過(guò)放大器之后，由于放大器產(chǎn)生噪聲，使信噪比變壞；信噪比下降的倍數(shù)就是噪聲系數(shù)。通常，噪聲系數(shù)用分貝數(shù)表示，此時(shí)放大器自身產(chǎn)生的噪聲常用等效噪聲溫度Te來(lái)表達(dá)。噪聲溫度Te與噪聲系數(shù)NF的關(guān)系是式中，T0為環(huán)境溫度，通常取為293K。2．LNA的功率增益、相關(guān)增益與增益平坦度微波放大器功率增益有多種定義，比如資用增益、實(shí)際增益、共扼增益、單向化增益等。對(duì)于實(shí)際的低噪音放大器，功率增益通常是指信源和負(fù)載都是50Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗情況下實(shí)測(cè)的增益。實(shí)際測(cè)量時(shí)，常用插入法，即用功率計(jì)先測(cè)信號(hào)源能給出的功率P1；再把放大器接到信源上，用同一功率計(jì)測(cè)放大器輸出功率P2，功率增益就
3、是低噪聲放大器都是按照噪聲最佳匹配進(jìn)行設(shè)計(jì)的。噪聲最佳匹配點(diǎn)并非最大增益點(diǎn)，因此增益G要下降。噪聲最佳匹配情況下的增益稱為相關(guān)增益。通常，相關(guān)增益比最大增益大概低2－4dB。功率增益的大小還會(huì)影響整機(jī)噪聲系數(shù)，下面給出簡(jiǎn)化的多級(jí)放大器噪聲系數(shù)表達(dá)式：其中：－放大器整機(jī)噪聲系數(shù)；－分別為第1，2，3級(jí)的噪聲系數(shù)；－分別為第1，2級(jí)功率增益。從上面的討論可以知道，當(dāng)前級(jí)增益G1和G2足夠大的時(shí)候，整機(jī)的噪聲系數(shù)接近第一級(jí)的噪聲系數(shù)。因此多級(jí)放大器第一級(jí)噪音系數(shù)大小起決定作用。作為成品微波低噪音放大器的功率增益，一般是20－50dB范圍。增益平坦度是指工作頻帶內(nèi)功率增
4、益的起伏，常用最高增益與最小增益之差，即△G(dB)表示。3．工作頻帶不僅是指功率增益滿足平坦度要求的頻帶范圍，而且還要求全頻帶內(nèi)噪音要滿足要求，并給出各頻點(diǎn)的噪音系數(shù)。動(dòng)態(tài)范圍的上限是受非線性指標(biāo)限制，有時(shí)候要求更加嚴(yán)格些，則定義為放大器非線性特性達(dá)到指定三階交調(diào)系數(shù)時(shí)的輸入功率值。4．動(dòng)態(tài)范圍是指低噪音放大器輸入信號(hào)允許的最小功率和最大功率的范圍。動(dòng)態(tài)范圍的下限取決于噪聲性能。當(dāng)放大器的噪聲系數(shù)Nf給定時(shí)，輸入信號(hào)功率允許最小值是：其中：－微波系統(tǒng)的通頻帶(例如中頻放大器通頻帶)；M－微波系統(tǒng)允許的信號(hào)噪聲比，或信號(hào)識(shí)別系數(shù)；T0－環(huán)境溫度，293K。5．端
5、口駐波比和反射損耗低噪聲放大器主要指標(biāo)是噪聲系數(shù)，所以輸入匹配電路是按照噪聲最佳來(lái)設(shè)計(jì)的，其結(jié)果會(huì)偏離駐波比最佳的共扼匹配狀態(tài)，因此駐波比不會(huì)很好。此外，由于微波場(chǎng)效應(yīng)晶體或雙極性晶體管，其增益特性大體上都是按每倍頻程以6dB規(guī)律隨頻率升高而下降，為了獲得工作頻帶內(nèi)平坦增益特性，在輸入匹配電路和輸出匹配電路都是無(wú)耗電抗性電路情況下，只能采用低頻段失配的方法來(lái)壓低增益，以保持帶內(nèi)增益平坦，因此端口駐波比必然是隨著頻率降低而升高。6．穩(wěn)定性當(dāng)放大器的輸入和輸出端的反射系數(shù)的模都小于1（即）時(shí)，不管源阻抗和負(fù)載阻抗如何，網(wǎng)絡(luò)都是穩(wěn)定的，稱為絕對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)輸入端或輸出端的
6、反射系數(shù)的模大于1時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是不穩(wěn)定的，稱為條件穩(wěn)定。對(duì)條件穩(wěn)定的放大器，其負(fù)載阻抗和源阻抗不能任意選擇，而是有一定的范圍，否則放大器不能穩(wěn)定工作。定義：放大器在гS輸入平面上絕對(duì)穩(wěn)定的充分必要條件為放大器在гL輸入平面上絕對(duì)穩(wěn)定的充分必要條件為一、性能指標(biāo)Frequency2.0GHzSourceImpedance50OhmGain>10dNoisefactor<2dBStablityUnconditonal二、晶體管選擇在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我從網(wǎng)上搜索和下載了很多device的s2p文件和datasheet，在眾多的器件中選擇一個(gè)合適的晶體管對(duì)后面的設(shè)計(jì)很重要，因
7、此在選擇器件上我也花了很多時(shí)間，力求能選得合適。最后我采用了NEC的2SC5507(NE661M04)，它具有頻率高、噪聲低、低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。2SC5507提供的Datasheet提供了寬頻段的S參數(shù)，ADS設(shè)置中也選用S參數(shù)模型，因?yàn)橛肧參數(shù)模型比較精確，而且各種資料也詳細(xì)，比較方便。雖然在設(shè)計(jì)上我估計(jì)是能符合性能指標(biāo)的，不過(guò)這里我沒(méi)有考慮晶體管的價(jià)格問(wèn)題，所以有可能“殺雞用牛刀”了，沒(méi)有充分發(fā)揮器件的性能，但是對(duì)于我們初學(xué)者，這個(gè)問(wèn)題可以先不予考慮，主要是為了學(xué)習(xí)和掌握設(shè)計(jì)的方法。下面是2SC5507的s2p文件：/********************
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