基于ads的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真論文-資料下載頁
2024-08-28 19:57本頁面
【導(dǎo)讀】一般用作各類無線電接收機(jī)。的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設(shè)備的放大電路。以及遠(yuǎn)端/數(shù)字無線寬帶頭端設(shè)備等應(yīng)用設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)的主要目的是熟練運(yùn)用先?，F(xiàn)放大微弱信號(hào)，從而降低噪聲干擾。在接收機(jī)或各種特定的無線通信系統(tǒng)中，能有效。件就是處于接收機(jī)最前端的低噪聲放大器。說是至關(guān)重要的。
【正文】 替 SP 模型，并重新分析電路的性能。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 18 第四章 封裝模型仿真設(shè)計(jì) 進(jìn)行完 SP 模型設(shè)計(jì)以后，需要將 SP模型替換為封裝模型來作進(jìn)一步設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行以下工作：（ 1）將 SP 模型替換為封裝模型；（ 2）選擇直流工作點(diǎn)并添加偏置電壓；（ 3）偏置網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)；（ 4）封裝模型電路的 S 參數(shù)設(shè)置。 直流偏置網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 偏置網(wǎng)絡(luò)計(jì)算 （ 1）打開直流工作點(diǎn)掃描的電路原理圖 bjt_curve，并在原理圖中 BJT 的基極加入一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱 VBE。 （ 2）將原理圖中的直流電源 SCR1 的 Vdc改為 。 （ 3）刪除參數(shù)掃描控件。 （ 4）雙擊直流仿真控件，在參數(shù)設(shè)置窗口中選擇 Sweep 選項(xiàng)卡，將參數(shù)按圖 41修改。 （ 5）雙擊變量控件 VAR，將其中的變量 VCE 刪除。 圖 41 （ 6）單擊 Simulate，等待仿真結(jié)束。 （ 7）單擊 List 按鈕，添加 圖 表 42結(jié)果。從列表可以看出，當(dāng) Vce=， Ic=5mA時(shí)， IBB=50uA， VBE=。 （ 8）在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入兩個(gè)偏置電阻計(jì)算方程，分別為 Rb=（ ） /IBB和 Rc 數(shù)據(jù)列表如圖 42所示。 （ 9）在數(shù)據(jù)顯示窗口中單擊 List，在彈出的 Plot Traceamp。Attibutes 窗口中選擇Equation 中的 Rb 和 Rc，分別單擊 Add 按鈕添加，單擊 Ok。從圖 表 43 中可以看出當(dāng)IBB=50uA 時(shí)，偏置電阻 Rb=38 千歐姆， Rc=469 歐姆。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 19 表 42 表 43 偏置網(wǎng)絡(luò)仿真 下面就用電阻 Rb和 Rc 構(gòu)成直流偏置網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)帶有偏置網(wǎng)絡(luò)的原理圖進(jìn)行仿真。首先創(chuàng)建帶有偏置網(wǎng)絡(luò)的原理圖。 （ 1）以新的設(shè)計(jì)名 “bias” 保存設(shè)計(jì) “bjt_curve” ，同時(shí)保存并關(guān)閉“bjt_curve” 的設(shè)計(jì)窗口和數(shù)據(jù)顯示窗口。 （ 2）刪掉電原理圖設(shè)計(jì)窗口中的 “IBB”,”I_probe” 和 “Var” 。 （ 3）按右圖 44的方式連接起來。 （ 4）刪除直流仿真控制器，然后在 “Simulation DC” 元件面板列表中選擇并插入一個(gè)直流仿真控制器。由于本次仿真無需進(jìn)行掃描操作，因此不需要在直流仿真控制器中設(shè)置任何掃描變量。 圖 44 （ 8）單擊工具欄中的 Simulate，開始仿真。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 20 （ 9）單擊菜單欄中的 SimulateAnnotate DC Solution，在原理圖中添加電壓和電流值的注釋，可以在原理圖中得到電路中個(gè)點(diǎn)的電壓和各支路的電流，如前面圖中所示。可以看出 BJT 三極管的各極 電壓和電流都滿足直流工作點(diǎn)要求。 這樣， BJT 的偏置網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)就完成了，下面用帶有偏置網(wǎng)絡(luò)的 BJT 代替 SP 模型，對(duì)電路進(jìn)行仿真。 封裝模型的仿真 下面將帶有偏置網(wǎng)絡(luò)的 BJT 模型插入帶有輸入輸出匹配的電路原理圖中，并對(duì)這個(gè)原理圖進(jìn)行仿真。 重新建立原理圖 （ 1）打開 spmod_LNA 的電路原理圖，并以 LNA_package 為名稱保存。 （ 2）刪除原理圖中的 BJT 的 S參數(shù)模型 sp_hp_AT41511_2_19950125 （ 3）按照下圖 45 方式添加和連接電路圖，網(wǎng)絡(luò)中加入了兩個(gè) DCBlck 和兩個(gè)DCFeed，它們的作用是隔離直流與交流電路，防止它們相影響。 圖 45 參數(shù)仿真 由于元件模型發(fā)生了改變，因此需要對(duì)電路進(jìn)行重新仿真和優(yōu)化。具體過程如下： （ 1）選中原理圖中的輸入阻抗匹配電路 DA_SSMatch1，并單擊工具欄中的 Push Into Hierarchy，系統(tǒng)彈出 DA_SSMatch1 的子電路按照下面內(nèi)容重新設(shè)置微帶線的參數(shù)。 TL1和 TL2 中加入?yún)?shù)優(yōu)化 {2mm to 40mm}。 （ 2）激活原理圖中的所有空間，并單擊工具欄中的 Simulate 執(zhí)行仿真。 （ 3）由于優(yōu)化控件 Opt 有效，本次仿真將對(duì)電路原理圖進(jìn)行優(yōu)化，仿真結(jié)束后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口 ，如圖 46所示電路 。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 21 圖 46 （ 4）在數(shù)據(jù)顯示窗口中加入 S參數(shù) ，如圖 47 所示。 圖 47 （ 5）分別在數(shù)據(jù)顯示窗口添加 LNA 的穩(wěn)定度，噪聲系數(shù)，輸入輸出駐波比的數(shù)據(jù)曲線。這樣就完成了對(duì)低噪聲放大器封裝模型的設(shè)計(jì)和仿真 ，如圖 4圖 4圖 410所示 。 圖 48 圖 49 圖 410 綜合實(shí)踐 (論文 ) 22 結(jié)論 從以上的仿真設(shè)計(jì)分析過程中，應(yīng)用了 ADS 的 S 參數(shù)仿真分 析，設(shè)計(jì)出滿足穩(wěn)定性要求的低噪聲放大器的 初始電路 原理圖并進(jìn)行最佳性能仿真分析。由仿真結(jié)果可以看到， 在工作頻率為 2GHz 附近時(shí)，電路的輸入阻抗接近 50歐姆，通過 GOAL 控件對(duì) S11 和S22 參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化 ， 低噪聲放大器的噪聲系數(shù)大約為 左右 ， 駐波比約為 ，放大器的穩(wěn)定系數(shù) 都 大于 1， 均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo) 的要求， 即 完成了低噪聲放大器 SP 模型的仿真設(shè)計(jì) 。最后采用 ADS 軟件，將 SP模型替換為用三極管的封裝模型， 并采用了優(yōu)化 重新分析電路的性能，通過進(jìn)一步操作從而 最終達(dá)到高性能。通過此次課程設(shè)計(jì)我對(duì) ADS仿真軟件可以熟悉運(yùn)用了，增加了對(duì)射頻電路的了解。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 23 參考文獻(xiàn) [1] 孟林 ,楊勇 ,牛磊等 . 射頻低噪聲放大器的 ADS設(shè)計(jì) [J]. 電子質(zhì)量 , 2020. [2] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 北京：高等教育出版社 , 2020. [3] 王軍 . 低噪聲放大器模塊化分析與設(shè)計(jì)的等效噪聲模型法 [J]. 電子學(xué)報(bào) , 2020. [4] 黃玉蘭 . ADS射頻電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與典型應(yīng)用 [M]. 北京：科學(xué)出版社 .2020. [5] 魏玉香 ,李富華 . ADS下 CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)優(yōu)化 [J]. 現(xiàn)代電子技術(shù) . 2020. [6] 夏煒 , 李 柏渝 , 周力等 . 基于 ADS仿真的低噪聲放大器設(shè)計(jì) [J]. 微處理機(jī) , 2020. [7] 黃玉蘭 . 射頻電路理論與設(shè)計(jì) [M]. 北京：人民郵電出版社， 2020. [8] 趙桂清 . 低噪聲放大器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) [J]. 電子元器件應(yīng)用 , 2020. [9] 陳冠 , 陳向東 , 石念 . [J]. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī) . 2020. 綜合實(shí)踐 (論文 ) 24 致謝 感謝老師給我這次 動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，通過翻閱書本以及上網(wǎng)查閱課程設(shè)計(jì)相關(guān)論文，經(jīng)幾周的自我學(xué)習(xí)和熟練掌握 ADS 仿真軟件，終于在仿真軟件上調(diào)試成功。在仿真途中也遇到不少問題，如 GOAL 如何進(jìn)行優(yōu)化操作、仿真后如何查看表格 未展示的數(shù)據(jù)等，這些都是我們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中最容易忽視的也是最應(yīng)當(dāng)掌握的知識(shí)。同時(shí)，也感謝同學(xué)們的無私相助，使我 能夠輕松地完成本次 仿真設(shè)計(jì) 。 最后，衷心感謝能在百忙之中抽出時(shí)間審閱本論文的老師。
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