【正文】 想的基本電路元件 ,即電阻器、電容器、電感器、受控電源等 ,去組合不同的連接去模擬晶體管 ,也就是通常所說的晶體管等效電路。同時 ,即使是對同一種模型而言 ,在具體的電路分析中 ,我們還可以根據(jù)不同的條件、精度要求舍去一些不影響問題實質(zhì)的參數(shù) ,這就要求在分析和處理具體問題時對問題的實質(zhì)有比較清楚的認識。 如圖 23新建 DC_FET_T原理圖 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 6 （ 2）單擊【 OK】按鈕，可以看到“ DC_FET”控件已經(jīng)放置在原理圖中了，如圖 24所示。 圖 29 ATF55143的直流特性 從 ATF55143 的數(shù)據(jù)手冊，可以看到噪聲 Vds 和 Ids的關系，如圖 210 所示，從而確定靜態(tài)工作點。有兩個網(wǎng)絡里面，晶體管的源極是有電阻的，但通常LAN 的設計中， S級只接反饋電感（微帶線），所以選用第一個偏置網(wǎng)絡。 （ 7）新建原理圖命名為“ BiasCircuit2”。 圖 219 ATF55143 的等效模型 由 Avago 公司給的模型里給出的 ATF55143 的參數(shù)模型里如圖所示。 圖 223 去嵌入電路原理圖 （ 5） 單擊 S 參數(shù)仿真控件，設置仿真參數(shù)，在 Parameters 選中計算 S、 Y、 Z參數(shù)。 圖 226 計算 intrinsic device Z參數(shù)的方程 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 19 圖 227 intrinsic device Z參數(shù) （ 8） 在 ADS 中通過 Z 參數(shù)和 Y參數(shù)轉(zhuǎn)化公式如圖 228所示，將 Z參數(shù)轉(zhuǎn)化為 Y 參數(shù)，得到 intrinsic device 的 Y 參數(shù)如圖 229 所示。 低噪聲放大器電路設計與仿真 設計目標以及器件和偏置條件選定 設計目標如下： 工作頻率 ‐ 增益 Gain＞ 36dB 駐波比 VSWRin＜ ， VSWRout＜ 平坦度177。 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 24 圖 31 放大器的設計網(wǎng)絡圖 穩(wěn)定性分析 用 ADS 對器件 ATF 55143 的穩(wěn)定性進行分析 , 觀察器件在設計要求的頻率范圍內(nèi)和選定的偏置條件下是否保持絕對穩(wěn)定。 在實際設計中，為改善射頻微波管自身穩(wěn)定性，有以下幾種方法。由于衰減器是阻型衰減，因此不能加在輸入 口或前級的級間，以免影響噪聲系數(shù)。同時，直流偏置信號不能傳到兩端的 Term,需加隔直電容，【 DC_Block】隔直電容代替。 在寬帶低噪聲放大器設計中，為了保證放大器增益的線性度和帶寬，一般選用平衡放大或負反饋電路結構。 （ 2） 接下來把理想的 DC_Feed 和 DC_Block 元器件改成實際的器件，本設計選用MuRata(日本村田公司 )的電感和電容。阻抗匹配就意味著源傳遞給負載最大的 RF 功率，換句話說就是要實現(xiàn)最大的功率傳輸，必須使負載阻抗與源阻抗相匹配。雙擊 MUSB 控件，按照下面的內(nèi)容設置微帶線參數(shù)： H=，表示微帶線所在的基板厚度為 Er=，表示微帶線的相對介電常數(shù)為 Mur=1，表示微帶線的相對磁導率為 1 Cond=+7，表示微帶線的電導率為 +7 Hu=+33mm，表示微帶線電路的封裝高度為 +33mm T=，表示微帶線的金屬側厚度近似 為 (3) 選擇 Passive Circuit DGMatching 元件面板，面板中是各種類型的微帶線匹配電路，選擇采用單分支匹配電路 SSMtch,并插入原理圖中。 圖 310 SSMtch的子電路 （ 6） 同步驟（ 2）、（ 3）、（ 4）設計輸出阻抗的匹配電路。 （ 4） 在原理圖設計窗口里，執(zhí)行菜單命令【 Tools】 →【 Smith Chart】，彈出“ Smartponent Sync”對話框，選擇“ Update Smart Component from Smith Chart Utility”選項后，單擊【 ok】按鈕，彈出“ Smith Chart Utility”對話框，如圖 315所示。 圖 319輸入阻抗 匹配電路 （ 9）同上步驟求出兩級放大器的輸出匹配電路 ，輸出阻抗匹配電路如圖 320 所示。 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 38 PCB 的設計與其電路的仿真 原理圖 PCB 圖 本文描述了一種射頻寬帶低噪聲放大器的設計過程 , 采用負反饋技術和穩(wěn)定性措施滿足了增益平坦度和絕對穩(wěn)定性要求 , 同時還簡要介紹了輸入輸出 匹配和級間匹配的設計過程。在老師的幫助下，我得以改進工作方法，順利地完成對本課題的設計。愿我們的友誼長存。在本文編寫的最后階段，雖然經(jīng)受各種事情煩雜的侵擾，有了父母的體貼，所有煩惱和苦痛都一掃而空。 同時，我也要感謝 同學在整個畢業(yè)設計期間給我的幫助，在我整個畢業(yè)設計期間出現(xiàn)的很多的問題都一一的為我解答，還有為我提供了很多得參考書目和文獻資料。在寬帶放大器的設計和仿真中 , 本文描述的電路原理圖仿真和電磁仿真的結果表明各項性能指標達到了要求。 單擊 S 參數(shù)仿真控件，點擊【 Noise】把“ Calculate noise”選項勾上。 圖 316 “ Network Terminations”對話框 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 35 （ 7）在圖 5中，需要把“ Enable Source Termination”和“ Enable Load Termination”的選項勾 選上， 它 們是為 了配合 “ Smith Chart Matching Network” 對話框的“ SourceEnable=True”和“ LoadEnable=True”，這樣在圖 3 里面設置的源和負載阻抗直接導入“ Network Termination”對話框。 圖 311 兩級放大電路的輸出阻抗匹配電路 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 32 分立 LC 阻抗匹配網(wǎng)絡 在原理圖中可以看到端口和 Sparameters 的空間已經(jīng)添加好了，如圖 312 所示 圖 312Sparameters （ 1） 雙擊 Term 端口，彈出設置對話框，分別把 Term1 設置成 Z=50 Ohm， Term2 設置成Z=+j* Ohm。 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 31 （ 4）選中 SSMtch 電路，并單擊菜單欄中的 DesignGuide 然后單擊 Passive Curcuit，此時系統(tǒng)彈出 Passive Curcuit DesignGuide 窗口。事實上，許多實際的匹配網(wǎng)絡并不是僅僅為了減小功率損耗而設計的，他們還具有其他功能，如減小噪聲干擾、提高功率容量和提高頻率響應的線性度等。如圖 35 所示。電阻起主要反饋作用，通過調(diào)節(jié)電阻值的大小可以調(diào)節(jié)反饋量的多少。仿真結束后，單擊數(shù)據(jù)顯示窗口左側的 圖標，彈出“ Plot Tracesamp。 偏置電路 以及負反饋電路 的設計 因為在第二章求 ATF55143 的靜態(tài)工作點時，已經(jīng)確定了一個直流電路。對于雙極晶體管，則是在發(fā)射極經(jīng)反饋元器件接地。 K 為穩(wěn)定性判別系數(shù)， K＞ 1是穩(wěn)定狀態(tài)。采用Vds =2. 7V 和 Ids =30mA 的直流偏置條件 , 能夠滿足 放大器設計的增益要求。 F/ GHz Y11 Y12 Y21 Y22 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 21 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 表 21 intrinsic device Y參數(shù) （ 10） 通過 中和偏置相關的本征元件的計算公式計算的到各個小信號模型和偏置相關的本征元件的參數(shù)如表 22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)如圖華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 17 224 所示。 和偏置相關的本征元件的計算方法如下： gm=Re(Y21) () Gd=Re(Y21) () Cgd=Im(Y12) () Cgs=Im(Y11+Y12)D/ω () Cds= Im(Y11+Y12)/ω () Ri=Re(Y11)D/(ω 178。 圖 215 晶體管各端偏置電壓電流 圖 216 偏置電路原理圖 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） 12 小信號模型的提取 小信號模型的 提取的方案 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晶體管的小信號模型所示。 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)標稱值，他們僅是理論計算的結果。此時增益大約為 19dB，能滿足設計要求，那么晶體管的直流工作點就設為 Vds=,Ids=30mA。 圖 25 打開元器件庫列表 （ 4） 在原器件庫表里面可以看到，剛添加進來的 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。 晶體管 ATF55143 的直流工作點 下載并安裝晶體管的庫文件 （ 1） ADS2020 自帶的元器件庫里沒有 ATF55143 元器件模型，可以直接從 Avago 公司的網(wǎng)站下載（ ）。一方面 ,在許多實際問題中 ,通常使用計算機進行分析和設計 ,可以取比較精確或者說比較復雜的模型 ,以提高計算精度 。 ADS 軟件的介紹 ADS 是由美國安捷倫科技公司（ Agilent Technologies） 推出的微波電路和通信系統(tǒng)的先進設計系統(tǒng)（ Advanced Design System， ADS）仿真軟件，是當今業(yè)界最流行的微波射頻電路、通信系統(tǒng)和 RFIC 設計軟件，也是國內(nèi)高校、科研院所和大型 IT 公司使用最多的軟件之一。相對于國外，由于國內(nèi)的制作工藝起步較晚，國內(nèi)有源電路技術指標的快速提高受到了限制。 [3]在 C 波段其噪聲溫度可達 25K 左右，廣泛應用于衛(wèi)星接收。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)化設計。 華北電力大學 本科生畢業(yè)設計（論文） Ⅱ Design of wideband low noise amplifier based on ADS software simulation Abstract A new ultrabroad band low noise