【正文】 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 表21 intrinsic device Y參數(shù)（10） 。圖225a 寫入ω方程對(duì)話框圖225b 寫入Z111方程對(duì)話框 同理放入計(jì)算Z11Z12Z122的方程如圖226所示。在數(shù)據(jù)顯示視窗中，單擊數(shù)據(jù)顯示方式面板中的數(shù)據(jù)列表圖，插入數(shù)據(jù)顯示方式，顯示S參數(shù)和Z參數(shù)，Z參數(shù)如圖224所示。圖222 拓?fù)潆娐返腟參數(shù)（3） 執(zhí)行菜單命令【Tools】然后單擊【Data File Tool】,彈出dftool/mainWindow對(duì)話框，在“Out file name”單擊【Browse】選擇路徑并命名為“”文件，在【Dataset name】選擇“TuopuCircuits”如圖223所示。和偏置相關(guān)的本征元件的計(jì)算方法如下：gm=Re(Y21) ()Gd=Re(Y21) ()Cgd=Im(Y12) ()Cgs=Im(Y11+Y12)D/ω ()Cds= Im(Y11+Y12)/ω ()Ri=Re(Y11)D/(ω178。等效電路模型元件大體上可以分為以下兩部分：圖220晶體管小信號(hào)模型等效電路①和偏置相關(guān)的本征元件：Gm,Gds,Cgs,Cgd,Cds,Ri,和τ。圖215 晶體管各端偏置電壓電流圖216 偏置電路原理圖 小信號(hào)模型的提取 由Avago公司給的模型里給出的晶體管ATF55143的模型如圖217所示，以及圖220晶體管的小信號(hào)模型所示。在這里可以看到Vds=,Id=60mA,就是當(dāng)初設(shè)置的偏置結(jié)果。圖214 偏置子電路 從圖中可以看出，R2和R4的電阻都不是常規(guī)標(biāo)稱值，他們僅是理論計(jì)算的結(jié)果。圖212 完成后的偏執(zhí)電路原理圖（3）執(zhí)行菜單命令【Design Guide】點(diǎn)擊【Amplifier】,彈出放大器設(shè)計(jì)導(dǎo)向?qū)υ捒?，選擇“Transistor Bias Utility”,單擊【OK】按鈕，彈出“Transistor Biass Utility”對(duì)話框，輸入前面確定的晶體管直流工作點(diǎn)Vdd=3V,Vds=，Ids=30Ma(注意：ATF55143的封裝上有兩個(gè)柵極Ids=30Ma,相加就是Id=60mA),如圖213所示。此時(shí)增益大約為19dB，能滿足設(shè)計(jì)要求，那么晶體管的直流工作點(diǎn)就設(shè)為Vds=,Ids=30mA。圖28 完整DC_FET_T原理圖圖28中DC_FET中的各項(xiàng)參數(shù)含義如下：VGS_start：起始柵極電壓VGS_stop：終止柵極電壓VGS_points：柵極電流值的采樣點(diǎn)數(shù)目VDS_start:初始漏源電壓VDS_start:終止漏源電壓VDS_points:初始漏源電壓值的采樣點(diǎn)數(shù)目（7） 單擊仿真按鈕圖標(biāo)開始仿真。圖25 打開元器件庫(kù)列表（4） 在原器件庫(kù)表里面可以看到，剛添加進(jìn)來(lái)的ATF55143的模型已經(jīng)包含在LAN工程里面了，可以像其他元器件一樣調(diào)用，如圖26所示。 直流分析DC Tracing設(shè)計(jì)LNA的第一步是確定晶體管的直流工作點(diǎn)（1） 在ADS中，執(zhí)行菜單命令【File】然后點(diǎn)擊【New Design】,打開“New Design”對(duì)話框。 下載并安裝晶體管的庫(kù)文件（1）ADS2009自帶的元器件庫(kù)里沒有ATF55143元器件模型，可以直接從Avago公司的網(wǎng)站下載（）。高頻電路里的n型等效電路,y參數(shù)等效電路。一方面,在許多實(shí)際問題中,通常使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),可以取比較精確或者說(shuō)比較復(fù)雜的模型,以提高計(jì)算精度。 小結(jié)本課題對(duì)低噪聲放大器的多種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，查閱了大量的資料，總結(jié)了前輩的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用美國(guó)Agilent公司的高級(jí)設(shè)計(jì)軟件 ADS2009 仿真，首先確定了晶體管ATF55143的靜態(tài)工作點(diǎn)，求得了晶體管ATF55143在一個(gè)直流偏置情況下的小信號(hào)電路的模型。 ADS軟件的介紹ADS是由美國(guó)安捷倫科技公司（Agilent Technologies）推出的微波電路和通信系統(tǒng)的先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced Design System，ADS）仿真軟件，是當(dāng)今業(yè)界最流行的微波射頻電路、通信系統(tǒng)和RFIC設(shè)計(jì)軟件，也是國(guó)內(nèi)高校、科研院所和大型IT公司使用最多的軟件之一。它的噪聲系數(shù)、增益和線性度等指標(biāo)對(duì)整個(gè)射頻接收機(jī)系統(tǒng)的性能有重要影響，其中噪聲系數(shù)幾乎決定了整個(gè)接收機(jī)的噪聲性能。相對(duì)于國(guó)外，由于國(guó)內(nèi)的制作工藝起步較晚，國(guó)內(nèi)有源電路技術(shù)指標(biāo)的快速提高受到了限制。值得注意的是，國(guó)外單片集成(MMIC)微波器件發(fā)展很快，這是一種在幾平方毫米砷化鎵基片上集成的微波放大器，其體積小、噪聲系數(shù)一般增益高。[3]在C波段其噪聲溫度可達(dá)25K左右，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星接收。雙極結(jié)型晶體管器件被引入異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)制成HBT。本文著重介紹如何使用 ADS 進(jìn)行低噪聲放大器的仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(lái)自天線的低電壓信號(hào)進(jìn)行小信號(hào)放大。Design of wideband low noise amplifier based on ADS software simulationAbstractA new ultrabroad band low noise amplifier (LNA) was developed to use ATF55143 amplifier tube which has low noise、high gain and low operating current, based on two negative feedbacks and wideband impedance matching technologies and ADS software subsidiary design. This LNA can be widely used in microwave munication philosophy of the RF wideband low noise amplifier is presented．The fabricated low noise amplifier is cascaded with both of detached devices and microstrip matching network．This design uses the chip of Agilent PHEMT ATF551M4andis simulated with Agilent ADS software． This LNA is fabricated on the FR4 with PCB drawn by Protel99se．The final test data is also provided．To reduce the noise of receiving frontends，the design and fabrication of an ultrawide band Low Noise Amplifier(LNA)，were presented based on negative feedback and wide band matching technologies. The amplifier tube ATF54143 made by Avago was chosen for this design，whose key indexes were simulated and optimized by using ADS2009. The test results indicate that the LNA shows the gain above 36 dB, flatness below 177。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，~ GHz 范圍內(nèi)，其增益大于36 dB，平坦度小于177。最后利用Protel99軟件對(duì)電路進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)，并在FR4基板上實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)，給出了設(shè)計(jì)結(jié)果。介紹了射頻寬帶放大器的設(shè)計(jì)原理及流程。該放大器成本較低，體積較小，可應(yīng)用于各種微波通訊領(lǐng)域。因此決定此低噪聲放大器的應(yīng)用會(huì)十分廣泛。運(yùn)用ADS2009 對(duì)重要指標(biāo)進(jìn)行仿真及優(yōu)化。Ⅰ關(guān)鍵宇：低噪聲放大器；噪聲系數(shù)；匹配；電子技術(shù)；超寬帶；微波通訊；超寬帶；負(fù)反饋。 microwave munication；ultrawide band； negative feedback.目錄摘要第一章 前言 …………………………………………………………………………… (1) 低噪聲放大器的簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………… (1) 低噪聲放大器的發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………………………… (1) 本課題的研究方法及主要工作 ……………………………………………………… （2） ADS軟件的介紹 ……………………………………………………………………… （2） 小結(jié) …………………………………………………………………………………… （3）第二章 晶體管ATF55143小信號(hào)模型的提取 ……………………………………………（4） 小信號(hào)模型的意義和作用 ……………………………………………………………（4） ATF55143的靜態(tài)工作點(diǎn) ………………………………………………………………（4） 直流分析DC Tracing ………………………………………………………………（5） 偏置電路的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………（9） 小信號(hào)模型的提取 ………………………………………………………………… （11） ……………………………………………………………（12） …………………………………………………………… （15）3 低噪聲放