基于ads的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真(已修改)
2025-07-06 00:11 本頁(yè)面
【正文】 基于ADS的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真 一、實(shí)驗(yàn)背景和目的 4 低噪聲放大器 4 概念 4 主要功能 4 主要應(yīng)用領(lǐng)域 5 低噪聲放大器的研究現(xiàn)狀 5 本實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要研究?jī)?nèi)容和內(nèi)容安排 6二、 低噪聲放大器的原理分析與研究 7 低噪聲放大器的基本結(jié)構(gòu) 7 低噪聲放大器的基本指標(biāo) 7 噪聲系數(shù) 8 增益 9 輸入輸出駐波比 9 反射系數(shù) 9 放大器的動(dòng)態(tài)范圍（IIP3） 10 低噪聲放大器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的基本原則 10 低噪聲放大管的選擇原則 10 輸入輸出匹配電路的設(shè)計(jì)原則 10三、低噪聲放大器的設(shè)計(jì) 14 放大器設(shè)計(jì)的主要流程 14 低噪聲放大管的選擇 15 穩(wěn)定性計(jì)算 16 輸入輸出匹配電路電路設(shè)計(jì) 17 偏置電路 18 電路中需要注意的一些問(wèn)題 18四、設(shè)計(jì)目標(biāo) 20五、ADS軟件仿真設(shè)計(jì)和結(jié)論 21 ADS仿真設(shè)計(jì) 21 直流分析DC TRacing 21 偏置電路的設(shè)計(jì) 21 22 22 25 結(jié)論分析 30需要仿真源文件，請(qǐng)?jiān)诳臻g留言 一、設(shè)計(jì)的背景和目的 低噪聲放大器在無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了提高接受信號(hào)的靈敏度，一般在接收機(jī)前端放置低噪聲放大器用來(lái)提高增益并降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。 概念低噪聲放大器是噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無(wú)線電接收機(jī)的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測(cè)設(shè)備的放大電路。在放大微弱信號(hào)的場(chǎng)合，放大器自身的噪聲對(duì)信號(hào)的干擾可能很嚴(yán)重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲系數(shù) F來(lái)表示。理想放大器的噪聲系數(shù) F＝1（0分貝） ，其物理意義是輸出信噪比等于輸入信噪比?，F(xiàn)代的低噪聲放大器大多采用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管；微波低噪聲放大器則采用變?nèi)荻O管參量放大器 ，常溫 參放的 噪聲 溫度 Te 可低于幾十度(絕對(duì)溫度)，致冷參量放大器可達(dá) 20K以下，砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管低噪聲微波放大器的應(yīng)用已日益廣泛，其噪聲系數(shù)可低于 2 分貝。放大器的噪聲系數(shù)還與晶體管的工作狀態(tài)以及信源內(nèi)阻有關(guān)。在工作頻率和信源內(nèi)阻均給定的情況下，噪聲系數(shù)也和晶體管直流工作點(diǎn)有關(guān)。為了兼顧低噪聲和高增益的要求，常采用共發(fā)射極一共基極級(jí)聯(lián)的低噪聲放大電路。 主要功能隨著通訊工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)各種無(wú)線通訊工具的要求也越來(lái)越高，功率輻射小、作用距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大已成為各運(yùn)營(yíng)商乃至無(wú)線通訊設(shè)備制造商的普遍追求，這就對(duì)系統(tǒng)的接收靈敏度提出了更高的要求，我們知道，系統(tǒng)接收靈敏度的計(jì)算公式如下： S=174+ NF+10㏒BW+S/N 由上式可見(jiàn)，在各種特定（帶寬、解調(diào)S/N已定）的無(wú)線通訊系統(tǒng)中，能有效提高靈敏度的關(guān)鍵因素就是降低接收機(jī)的噪聲系數(shù)NF，而決定接收機(jī)的噪聲系數(shù)的關(guān)鍵部件就是處于接收機(jī)最前端的低噪聲放大器。低噪聲放大器的主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信號(hào)，降低噪聲干擾，以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)，所以低噪聲放大器的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)接收機(jī)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 主要應(yīng)用領(lǐng)域低噪聲放大器可以使接收機(jī)接受的的微弱信號(hào)放大，并降低噪聲的干擾，無(wú)失真的將信號(hào)放大傳給下一級(jí)電路，是通信系統(tǒng)中重要的前端必備電路，因此低噪聲放大器廣泛應(yīng)用于微波通信、GPS接收機(jī)、遙感遙控、雷達(dá)、電子對(duì)抗及各種高精度測(cè)量系統(tǒng)等領(lǐng)域中，是現(xiàn)代IC技術(shù)發(fā)展中必不可少的重要電路。 低噪聲放大器的研究現(xiàn)狀隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，低噪聲放大器的性能不斷提高，采用PHEMT ,增益約17dB左右。微波晶體管是較晚開(kāi)發(fā)的三電極半導(dǎo)體器件,、大功率、,如:混頻器,倍頻器,振蕩器,開(kāi)關(guān)等. 目前,廣泛應(yīng)用及有前景的元件主要有以下五種.◢BJT雙極結(jié)晶體管是普通三極管向射頻與微波頻段的發(fā)展。使用最多的等效電路模型是GummelPoon模型，之后出現(xiàn)了VBIC模型，MEXTRAM模型和Philips模型。VBIC模型是GummelPoon模型的發(fā)展伸；MEXTRAM模型零極點(diǎn)少，故比Philips模型收斂快。◢。 雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體DMOS是CMOS晶體管向高頻的發(fā)展,側(cè)面雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體LDMOS器件是大功率微波放大器件。SPICE給出了雙極型CMOS的非線性模型BiCMOS, BiCMOS模型包括了同一硅片上的BJTs ,。◢MESFET金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管是在GaAs基片上上同時(shí)實(shí)現(xiàn)肖特基勢(shì)壘結(jié)和歐姆接觸。這是一個(gè)受柵極電壓控制的多數(shù)載流子器件。這種器件的非線性模型MESFET/HEMT由幾個(gè)著名器件和軟件廠商給出，還在不斷完善。◢HEMT(PHEMT和MHEMT)高電子遷移率器件在很多場(chǎng)合下已經(jīng)取代了MESFET器件。1980年提出的這種器件，近幾年來(lái)才有大量工程應(yīng)用。PHEMT是點(diǎn)陣匹配的偽HEMT器件，MHEMT是多層涂層結(jié)構(gòu)的變形HEMT 器件，MHEMT器件發(fā)展?jié)摿^大。◢HBT 異質(zhì)結(jié)雙極結(jié)晶體管是為了提高GaAs BJT的發(fā)射效率于1965年提出，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展工程，而1985年出現(xiàn)的 SiGe BJT 最大結(jié)溫Tj,max僅為155℃呈現(xiàn)出良好的微波特性。自1988
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