【導(dǎo)讀】聲性能參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行處理。那么如何對這兩個(gè)性能參數(shù)進(jìn)行處理就成為低噪聲放大器設(shè)計(jì)。這個(gè)難點(diǎn)的最好解決方法就是放在放大器輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中來解。本設(shè)計(jì)是利用微波射頻仿真軟件ADS對微波低噪聲放大器進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，掌握微波射。頻電路的工程設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，提高專業(yè)素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。建立偏置電路和匹配電路，進(jìn)行期中檢查。6月11日─6月15日：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。[2]楊宇航.基于WCDMA直放站模擬預(yù)失真功率放大器的研究[D]電子科技大學(xué)，2021.[5]孫安峰.微波低噪聲放大器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.2021.放大電路,低噪聲放大器也主要面向移動通信基礎(chǔ)設(shè)施基站應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)選取惠普公司的AT32021晶體。仿真結(jié)果表明噪聲系數(shù)為，增益，輸入駐波。比，輸出駐波比，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

　　

【正文】 鈕，運(yùn) 行仿真，仿真結(jié)束后，選擇 [Simulate]菜單→ [Update Optimization Value]命令，將優(yōu)化后的值保存在原理圖中。 低噪聲放大器設(shè)計(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn) (1)雙擊 S參數(shù)仿真控件 SP2，選中其中的 [Calculate Noise]選項(xiàng)，計(jì)算工作帶寬內(nèi)的噪聲系數(shù)。 (2)在 S參數(shù)仿真元器件面板上，選擇穩(wěn)定性因子仿真控件 Stabfct，插入到原理圖的畫圖區(qū)，觀察工作帶寬內(nèi)放大器的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性因子仿真控件如圖 。 圖 穩(wěn)定性因子仿真控件 (3)在 S參數(shù)仿真元器件面板上，選擇駐波比仿真控件 VSWR， 2次插入到原理圖的畫圖區(qū)當(dāng)中，觀察工作帶寬內(nèi)輸入輸出駐波比。輸入輸出駐波比仿真控件如圖 。 圖 輸入輸出駐波比仿真控件 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 23 頁 共 39 頁 (4)重新執(zhí)行 S參數(shù)仿真，仿真后查看放大器 的噪聲系數(shù)、增益、穩(wěn)定性因子、輸入駐波比和輸出駐波比，噪聲系數(shù)如圖 ，增益如圖 、穩(wěn)定性因子如圖 ，輸入駐波比和輸出駐波比如圖 。 圖 噪聲 系數(shù) nf(2)曲線 圖 增益曲線 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁 共 39 頁 圖 穩(wěn)定性因子曲線 圖 輸入輸出駐波比曲線 (5)由圖 、圖 ，在工作帶寬內(nèi)，噪聲系數(shù)、增益、穩(wěn)定性因子、輸入駐波比和輸出駐波比的參數(shù)如下。 噪聲系數(shù)在工作帶寬內(nèi)的值為 ，小于 3，表明噪聲系數(shù)符合技術(shù)指標(biāo)。 增益在工作帶寬內(nèi)為 ，達(dá)到 11dB，表明在工作帶寬內(nèi)的增益符合技術(shù)指標(biāo)。 穩(wěn)定性因子 K在工作帶寬內(nèi)的值為 ，大于 1，表明絕對穩(wěn)定。 輸入駐波比在工作帶寬內(nèi)的值為 ，小于 ，表明輸入駐波比滿足技術(shù)指標(biāo)。 輸出駐波比在工作帶 寬內(nèi)的值為 ，小于 ，表明輸出駐波比滿足技術(shù)指標(biāo)。 上述參數(shù)滿足技術(shù)指標(biāo)，表明 SP模型設(shè)計(jì)仿真任務(wù)完成。 偏置電路 利用晶體管構(gòu)成的放大器仿真模型要做到不失真地將信號電壓放大，就必須做到晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應(yīng)該設(shè)置它的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)就是通過外部電路的設(shè)置使晶體管的 基極 、發(fā)射極 和 集電極 處于所要求的電位（可根據(jù)計(jì)算獲得）。這些外部電路 稱之為 偏置電路。 [12] 計(jì)算偏執(zhí)網(wǎng)絡(luò)的電阻 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁 共 39 頁 (1)將晶體管工作點(diǎn)掃描的原理圖 DC_curve另存為 DC_curve1。 (2)將變量控件 VAR中的 VCE=0V修改為 VCE=。 (3)刪除掉原理圖中的參數(shù)掃描控制器 (PARAMETER SWEEP)。 (4)修改直流仿真控制器的設(shè)置，修改如下。 進(jìn)入 Sweep項(xiàng)，參數(shù)掃描 Parameters to Sweep設(shè)置為 IBB。 Sweep Type設(shè)為 Linear。 IBB掃描的起始值設(shè)為 0。 IBB掃描的終止值設(shè)為 1e4。 IBB掃描的步長設(shè)為 1e5。 (5)在晶體管的基極插入一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)名稱為 VBE。 (6)上述設(shè)置完成后，用于計(jì)算偏置網(wǎng)絡(luò)中電阻的原理圖 DC_curve1如圖 。 圖 計(jì)算偏置網(wǎng)絡(luò)中電阻的原理圖 (7)單擊原理圖工具欄中的仿真按鈕，執(zhí)行仿真，仿真結(jié)束后，數(shù)據(jù)顯示視窗自動彈出。 (8)在數(shù)據(jù)顯示視窗中，選擇數(shù)據(jù)列表顯示方式，顯示 IBB， VBE 和 的掃描數(shù)據(jù)， IBB， VBE 和 。 圖 IBB， VBE 和 的掃描數(shù)據(jù) (9)由圖 ，在 Vce=、 Ic=2mA時(shí)， IBB和 VBE的值 如下。 IBB= VBE= (10)在數(shù)據(jù)顯示視窗中，插入兩個(gè)計(jì)算偏置電阻的方程，方程如下。 Rb=()/IBB Rc=陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 26 頁 共 39 頁 計(jì)算偏置電阻的方程如圖 。 (11)在數(shù)據(jù)顯示的視窗中，選擇數(shù)據(jù)列表顯示方式，顯示 Rb和 Rc的數(shù)據(jù)， IBB、 Rb和 Rc的數(shù)據(jù)如圖 。 圖 計(jì)算偏置電阻的方程 圖 IBB、 Rb 和 Rc 的數(shù)據(jù) (12)由圖 ，在 IBB=， Rb和 Rc的值如下。 Rb=96KΩ Rc=1141Ω 設(shè)計(jì)偏置網(wǎng)絡(luò) 利用前面計(jì)算出來的 Rb=96KΩ和 Rc=1141Ω，設(shè)計(jì)偏置網(wǎng)絡(luò)。 (1)新建原理圖 DC_curve2。 (2)在元器件庫中選擇以 pb開頭的模型元器件 pb_hp_AT32021_19950105，插入到原理圖中。 (3)在頻域源 SourcesFreq Domain元器件面板上，選擇直流電壓源 V_DC插入到原理圖的畫 圖區(qū)當(dāng)中，將電壓設(shè)置為 Vdc=5V。 (4)在集總參數(shù) LumpedCompos 元器件面板上，選擇電阻 R，兩次插入到原理圖的畫圖區(qū)當(dāng)中，將電阻值設(shè)置為如下的參數(shù)。 R1=1141Ω R2=96KΩ (5)在原理圖的工具欄中點(diǎn)擊接地按鈕，將地線（ GROUND）插入到原理圖的畫圖區(qū)當(dāng)中，使得晶體管的發(fā)射極接地。 (6)點(diǎn)擊工具欄中的 [Insert Wire]按鈕，把原理圖中的頻域源、兩個(gè)電阻和 pb模型元器件連接起來。 (7)在原理圖的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，可以查看電壓和電流值，查看的步驟如下。 在原理圖視窗中，選擇 [Simulate]菜單 → [Annotate DC Solution] 偏置電路原理圖上會自動顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電壓和電流值，這時(shí)的偏執(zhí)原理圖如圖 ?？梢钥闯銎秒娐窛M足技術(shù)指標(biāo)。 在原理圖中，選擇 [Simulate]菜單→ [Clear DC Annotate]，可以清除原理圖上各個(gè)節(jié)點(diǎn)處電壓和電流的標(biāo)值。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 27 頁 共 39 頁 圖 偏置電路上各節(jié)點(diǎn)的電壓和電流值 最終整體電路 至此，微波低噪聲放大器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 28 頁 共 39 頁 四．結(jié)論 高速發(fā)展的無線通信對于微波射頻電路低噪聲放大器提出了更高的性能要求。本文分析了低噪聲放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)以及基本設(shè)計(jì)理論，運(yùn)用 ADS2021 軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)中心頻率為 、通帶為 80MHz、噪聲系 數(shù)小于 3dB、增益大于 1輸入駐波比小于 、輸出駐波比小于 的微波低噪聲放大器。 本篇論文研究的方向和結(jié)論如下： (1)在不斷地查找文獻(xiàn)、閱讀資料的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證了運(yùn)用 AT32021 晶體管來制作基于 ADS 的微波低噪聲放大器的仿真的可行性， ADS2021軟件提供了方便快捷的功能強(qiáng)大的微波電路仿真、優(yōu)化微波電路仿真環(huán)境等功能。正是通過對 ADS 軟件的不斷學(xué)習(xí)，熟練運(yùn)用，替代了微波低噪聲放大器的仿真設(shè)計(jì)中原本需要人工進(jìn)行的大量繁瑣的計(jì)算過程，極大的提高了工作效率。 (2)系統(tǒng)地分析了微波低噪聲放大器的設(shè)計(jì)理 論，本文根據(jù)傳輸線理論以及雙端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)地分析了微波低噪聲放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。 (3)分析了微波低噪聲放大器的偏置電路和匹配電路的設(shè)計(jì)中的一些問題，討論了輸入輸出匹配電路設(shè)計(jì)的問題。 總之，微波低噪聲放大器，從仿真結(jié)果來看，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 盡管已經(jīng)可以成功的設(shè)計(jì)出微波低噪聲放大器，但這僅僅是微波電路設(shè)計(jì)的入門，還有這眾多的元器件等著我去分析，未來仍需研究的問題還有很多： (1)微波低噪聲放大器作為接收機(jī)系統(tǒng)的最前端電路，輸入端和匹配電路本文有所考慮，但是作為負(fù)載的后級電路 并沒有考慮到，仍需進(jìn)一步的工作。 (2)由于條件有限，本文僅僅是從理論上分析了理想化的微波低噪聲放大器，實(shí)際制作中還有各個(gè)方面因素的影響低噪聲放大器實(shí)物的性能指標(biāo)，這有待后續(xù)的深入研究。 (3)目前的低噪聲放大器研究技術(shù)日趨成熟，未來的熱點(diǎn)以及難點(diǎn)在于如何適應(yīng)未來通信技術(shù)的要求，提高其低噪聲性能，加大工作帶寬，進(jìn)一步優(yōu)化線性度等等。微波電路的研究與發(fā)展對于我們來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，其發(fā)展的前景非常光明！ 最后，由于本人的水平和時(shí)間有限，論文或許有一些不足之處，對此深表歉意并期望以后能逐漸完善。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 29 頁 共 39 頁 參考文獻(xiàn) [1]低噪聲放大器 (LNA)[J].通信技術(shù) ,2021(01) [2]楊宇航 .基于 WCDMA直放站模擬預(yù)失真功率放大器的研究 [D]電子科技大學(xué)， 2021. [3]林志凱 .具有內(nèi)外置天線切換功能的新型雙射頻低噪放大電路的研究 [D]廣東工業(yè)大學(xué)， 2021. [4]馬維松 .低噪聲放大器的發(fā)展?fàn)顩r [J].電訊技術(shù) ,1981(05). [5]余之喜 ,蘇凱雄等 .北斗導(dǎo)航接收機(jī) LNA的設(shè)計(jì)與仿真 [J].現(xiàn)代電子技術(shù) ,第 35 卷第 5期 ,2021. [6]John . UltralowNoise IndiumPhosphide MMIC Amplifier for 85115GHz Theory Tech,49(11),2021. [7] et al. Wband InP wideband MMIC LNA with Noise 1999. [8]孫肖磊 .用于超寬帶系統(tǒng)的 CMOS寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì) [D].中國科 學(xué)院微電子研究所 ,2021. [9]黃玉蘭 ,常樹茂 .物聯(lián)網(wǎng) ADS 射頻電路仿真與實(shí)例詳解 [M].北京 :人民郵電出版社 ,2021. [10]謝萬波 ,楊維明 ,陳建新 .微波低噪聲放大器設(shè)計(jì)技術(shù) [J].中國電子協(xié)會論文集 ,2021. [11]臧建國 .開放頻率 [D]江蘇大學(xué)， 2021. [12]黃玉蘭 .射頻電路理論與設(shè)計(jì) [M].北京 :人民郵電出版社 ,2021. [13]David [M].University of Massachusetts at Amherst. 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 30 頁 共 39 頁 致謝 在本次畢業(yè)論文即將完成之時(shí)，我首先要向我的指導(dǎo)老師賈建科老師致以最崇高的敬意和最真摯的感謝！老師在百忙之中抽出時(shí)間為我們解答疑惑，正是老師拼搏的敬業(yè)精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的知識經(jīng)驗(yàn)，幫助我解決了一個(gè)又一個(gè)的難題。本文的工作從方案論證，到電路仿真調(diào)試都是在老師的指導(dǎo)下完成的，老師深厚的理論功底，豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，孜孜不倦的教誨都使我受益非淺，也促成了本文的順利完成。在此，請?jiān)试S我再次向老師致以崇高的 敬意和最真摯的感謝！ 在此，我還要向我們組的其他同學(xué)致以深深的敬意，感謝他們對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)與支持以及日常生活的關(guān)心與幫助，非常感謝！ 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 31 頁 共 39 頁 附錄 A 外文文獻(xiàn) David . Microwave Engineering Page 628 Lownoise amplifier design Beside stability and gain,another important design consideration for a microwave amplifier is its noise receiver applications especially,it is often required to have a preamplifier with as low a noise figure as possible since,as we saw in section ,the first stage of a receiver front end has the dominant effect on the noise performance of the overall it is not possible to obtain both minimum noise figure and maximum gain for an amplifier,so some sort of promise must be can be done by using constant gain circles and circles of constant noise figure to select a usable tradeoff between noise figure and we will drive the equations for constant noise figure circles,and show how they are used in transistor amplifier design. As der