【正文】 摘 要快速發(fā)展的無線通信對微波射頻電路如低噪聲放大器提出更高的性能。低噪聲放大器(LNA)廣泛應(yīng)用于微波接收系統(tǒng)中，是重要器件之一，它作為射頻接收機前端的主要部分，其主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信號，降低噪聲干擾，以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)。它的噪聲性能直接決定著整機的性能，進而決定接受機的靈敏度和動態(tài)工作范圍。而近年來由于無線通信的迅猛發(fā)展也對其提出了新的要求，主要為：低噪聲、低功耗、低成本、高性能和高集成度。所以本論文針對這一需求。本文從偏置電路、噪聲優(yōu)化、線性增益及輸入阻抗匹配等角度分析了電路的設(shè)計方法，借助 ADS 仿真軟件的強大功能對晶體管進行建模仿真，在這個基礎(chǔ)上對晶體管的穩(wěn)定性進行了分析，結(jié)合 Smith 圓圖，對輸入輸出阻抗匹配電路進行了仿真優(yōu)化設(shè)計，、帶寬為100MHz、噪聲系數(shù)小于2dB和增益大于15dB的低噪聲放大器。 關(guān)鍵詞：微波；低噪聲放大器；噪聲系數(shù)；匹配電路；ADS仿真ABSTRACTRapid growth of wireless data munications has increased the demand for high performance RFamp。Microwave circuits, Such as Microwave Low Noise Amplifiers. The LNA is one of the most important and broad ponents in Microwave munication system receiver, as the main part of the RF frontend 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 software39。s powerful function to the transistor, has carried on the analysis in this foundation to transistor39。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 , bandwidth 100MHz, I/O VSWR less than , Noise coefficient less than 2dB and Wattandgain 10dB.Key Words：microwave。 lownoise amplifier。 noise figure。 matching circuit。 ADS simulation目 錄1 引 言 1 課題研究背景 1 低噪聲放大器簡介 2 低噪聲放大器的發(fā)展現(xiàn)狀 2 本課題的研究方法及主要工作 32 低噪聲放大器理論綜述 5 史密斯圓圖 5 S參數(shù) 6 長線的阻抗匹配 7 微波源的共軛匹配 7 負載的匹配 7 匹配方法 8 微帶線簡介 8 偏置電路 93 低噪聲放大器的基本指標(biāo) 10 中心頻率 10 帶寬 10 噪聲系數(shù) 10 增益 11 穩(wěn)定性 12 端口駐波比和反射損耗 134 低噪聲放大器設(shè)計仿真及優(yōu)化 14 指標(biāo)目標(biāo) 14 選取晶體管并仿真晶體管參數(shù) 14 晶體管S參數(shù)掃描 16 放大器的穩(wěn)定性分析 18 設(shè)計輸入匹配網(wǎng)絡(luò) 20 匹配原理 20 計算輸入阻抗 22 單支節(jié)匹配電路 22 設(shè)計并優(yōu)化輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 24結(jié) 論 29參考文獻 311 引 言 課題研究背景微波和射頻工程是一個令人振奮且充滿生機的領(lǐng)域，主要由于一方面，現(xiàn)代電子器件取得了最新的發(fā)展；另一方面，目前對語音、數(shù)據(jù)、圖像通信能力的需求急劇增長。在這一通信變革之前，微波技術(shù)幾乎是國防工業(yè)一統(tǒng)天下的領(lǐng)域，而近來對無線尋呼、移動電話、廣播視頻、有繩和無繩計算機網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用的通信系統(tǒng)需求的迅速擴大正在徹底改變工業(yè)的格局。這些系統(tǒng)正在用于各種場合，包括機關(guān)團體、生產(chǎn)制造工廠、市政基層設(shè)施，以及個人家庭等。應(yīng)用和工作環(huán)境的多樣性伴隨著大批量生產(chǎn)，從而使微波和射頻產(chǎn)品的低成本制造能力大為提高。這又轉(zhuǎn)而降低了大批新型的低成本無線、有線射頻和微波業(yè)務(wù)的實現(xiàn)成本，其中包括廉價的手持GPS導(dǎo)航設(shè)備、汽車防撞雷達，以及到處有售的寬帶數(shù)字服務(wù)入口等。在這些紛繁的無線設(shè)備中，低噪聲放大器(LNA)是必不可少的關(guān)鍵部件，它應(yīng)用于移動通訊、光纖通訊、電子對抗等接收裝置的前端，它的噪聲、增益等特性對系統(tǒng)的整體性能影響較大，其性能的好壞對整個裝置的使用都有相當(dāng)大的影響，因此低噪聲放大器的設(shè)計是通訊接收裝置的關(guān)鍵。隨著微波、毫米波技術(shù)的迅速發(fā)展，微波通信、導(dǎo)航、制導(dǎo)、衛(wèi)星通信以及軍事電子對抗戰(zhàn)和雷達等領(lǐng)域?qū)ι漕l放大模塊的需求量也越來越大。特別是由于無線電通信頻率資源的日益緊張，分配到各類通信系統(tǒng)的頻率間隔越來越密，這對接收系統(tǒng)前端的器件，尤其是低噪聲放大器，提出了更高的要求，以減小不需要的干擾因素，放大接收到的有用信號。另一方面，由于新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，以及半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新的射頻模塊層出不窮，使得微波、毫米波有源電路的研制周期不斷縮短，且電路集成度越來越高，體積越來越小。因此，為了適應(yīng)未來形勢的發(fā)展需要，我們有必要縮短研制設(shè)計周期，研制高性能、低噪聲、小體積的微波放大器件，這已是目前國內(nèi)國際各個應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在接收系統(tǒng)中，低噪聲放大器總是處于前端的位置。整個接收系統(tǒng)的噪聲取決于低噪聲放大器的噪聲。與普通放大器相比，低噪聲放大器一方面可以減小系統(tǒng)的雜波干擾，提高系統(tǒng)的靈敏度；另一方面放大系統(tǒng)的信號，保證系統(tǒng)工作的正常運行。低噪聲放大器的性能不僅制約了整個接收系統(tǒng)的性能，而且，對于整個接收系統(tǒng)技術(shù)水平的提高，也起了決定性的作用。因此，研制合適的寬頻帶、高性能、更低噪聲的放大器，研究出一套高效率的、精準(zhǔn)的放大器設(shè)計方法已經(jīng)成為射頻微波系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 低噪聲放大器簡介低噪聲微波放大器（LNA）已廣泛應(yīng)用于微波通信、GPS 接收機、遙感遙控、雷達、電子對抗、射電天文、大地測繪、電視及各種高精度的微波測量系統(tǒng)中，是必不可少的重要電路。低噪聲放大器位于射頻接收系統(tǒng)的前端，其主要功能是將來自天線的低電壓信號進行小信號放大。前級放大器的噪聲系數(shù)對整個微波系統(tǒng)的噪聲影響最大，它的增益將決定對后級電路的噪聲抑制程度，它的線性度將對整個系統(tǒng)的線性度和共模噪聲抑制比產(chǎn)生重要影響。對低噪聲放大器的基本要求是：噪聲系數(shù)低、足夠的功率增益、工作穩(wěn)定性好、足夠的帶寬和大的動態(tài)范圍。 Advanced Design System(ADS)軟件是Agilent公司在HP EESOF EDA軟件基礎(chǔ)上發(fā)展完善的大型綜合設(shè)計軟件，它功能強大，能夠提供各種射頻微波電路的仿真和優(yōu)化設(shè)計，廣泛應(yīng)用于通信、航天等領(lǐng)域，是射頻工程師的得力助手。本文著重介紹如何使用 ADS 進行低噪聲放大器的仿真與優(yōu)化設(shè)計。 低噪聲放大器的發(fā)展現(xiàn)狀從上個世紀(jì)60年代中期開始，由于平面外延工藝的發(fā)展，雙極晶體管的工作頻率跨進微波頻段，平面外延晶體管的工作頻率達到