基于ads的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真論文-wenkub.com
2024-08-24 19:57 本頁(yè)面
【正文】 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。 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。 TL1和 TL2 中加入?yún)?shù)優(yōu)化 {2mm to 40mm}。 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。 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。 （ 3）按右圖 44的方式連接起來。 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。 （ 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。 （ 5）雙擊變量控件 VAR，將其中的變量 VCE 刪除。 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）單擊 Simulate 按鈕，等待仿真結(jié)束。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 16 圖 332 （ 2）使原理圖設(shè)計(jì)窗口中的優(yōu)化控件失效，并單擊工具欄中 Simulate 執(zhí)行仿真，等待仿真結(jié)束。如果得到的參數(shù)不滿足要求，則需要反復(fù)調(diào)整優(yōu)化方法，優(yōu)化目標(biāo)中的權(quán)重 Weight，還可以對(duì)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，最終得到合適的結(jié)果。 （ 12）仿真結(jié)束，結(jié)果如下 圖 331所示 。 （ 8） 在 Optim/Stat/Yield/DOE 元件面板選擇兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)控件 GOAL，并插入到原理圖中 ，如圖 330。 TLIN1 和TLIN2 中的 L= { to 40mm},表示微帶線默認(rèn)線長(zhǎng)為 ，但是它是一個(gè)優(yōu)化參數(shù)，優(yōu)化范圍為 到 40mm。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 13 表 326 對(duì)于輸出也是用單分支線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，為了方便后面對(duì)放大器參數(shù)優(yōu)化，這里直接用微帶電路搭建一個(gè)輸出匹配電路，具體過程如下： （ 1）在 TLinesMicrostrip 元件板中選擇兩個(gè) MLIN，一個(gè) MTEE 和一個(gè) MLEF，并插入到原理圖中。從圖中可以看出，當(dāng)頻率為 2GHz 是，電路的輸入阻抗接近 50 歐姆。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 12 圖 322 圖 323 從上圖中可以看出，對(duì)于輸入端口來說，反射系數(shù)已經(jīng)很小了，并且輸入阻抗也接近負(fù)載阻抗 50 歐姆；但對(duì)于輸出端口來說，反射系數(shù)仍然不是很小，且輸出阻抗與負(fù)載阻抗還有一定的差距。在實(shí)際電路中并不代表任何實(shí)際長(zhǎng)度的電路，具體含義請(qǐng)參考幫助文檔。 （ 7）選擇 Passive Curcuit DesignGuide 窗口中的 Design Assistant 選項(xiàng)卡，并單擊 Design 系統(tǒng)將自動(dòng)完成設(shè)計(jì)過程。 （ 3）選擇 Passive Circuit DGMicrostip Circuit 元件面板，面板中是各種類型的微帶匹配電路，選擇采用單分支線匹配電路 SSMtch,并插入到原理圖中。 圖 316 表 317 輸入匹配設(shè)計(jì) 本部分將為 SP 模型設(shè)計(jì)一個(gè)輸入的匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)是采用微帶線實(shí)現(xiàn)的。Attributes 窗口中雙擊 Zin1，系統(tǒng)彈出 Traces Options。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 9 圖 314 SP 模型仿真 下面對(duì)剛剛搭建的原理圖進(jìn)行仿真，仿真的過程如下： （ 1）單擊工具欄中的 Simulate 按鈕進(jìn)行仿真，并等待仿真結(jié)束。 圖 313 （ 6）按照上圖 313的方式，將上面的元件連接起來。 （ 2）單擊 OK 后，新的原理圖生成，并在原理圖中插入仿真需要的電路元件和控件。 圖 312 綜合實(shí)踐 (論文 ) 8 SP 模型的仿真設(shè)計(jì) 很多時(shí)候，在對(duì)封裝模型進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)前，通過預(yù)先對(duì) SP 模型進(jìn)行仿真，可以獲得電路的大概指標(biāo)。 圖 311 （ 9） 接著在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于 S11 的數(shù)據(jù)列表，這樣就可以觀察在每個(gè)頻率處的 S11 參數(shù)的幅度和相位值了。完成設(shè)置的 S 參數(shù)仿真空間如圖 310 所示。因此，需要對(duì) S參數(shù)仿真模板中的頻率掃描范圍進(jìn)行更改。 綜合實(shí)踐 (論文 ) 6 圖 38 （ 3）同前操作一樣，加入 sp 模型的晶體管 sp_hp_AT41511_2_19950125,并按圖39 連接電路。 圖 37 晶體管的 S 參數(shù)掃描 選定晶體管的直流工作點(diǎn)后，下面就可以進(jìn)行晶體管的 S 參數(shù)掃描了，我們選用的S參數(shù)模型 sp_hp_AT41511_2_19950125,這一模型對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)為 Vce=， Ic=5mA。 圖 35 綜合實(shí)踐 (論文 ) 5 （ 8）這樣對(duì)晶體管進(jìn)行直流工作點(diǎn)掃描的電路就完成了，單擊工具欄中的Simulate 執(zhí)行仿真，并等待仿真結(jié)束。 (6)回車查找結(jié)束后可以看到這種晶體管的不同模型 :以 sp為開頭的是 S參數(shù)模型 ,這種模型不能用來做直流工作點(diǎn)掃描。 圖 32 （ 3）單擊 OK，此時(shí)新的原理圖窗口被打開，窗口中已經(jīng)出現(xiàn)一個(gè)專門用于對(duì) BJT進(jìn)行直流工作點(diǎn)掃描的模板，會(huì)有系統(tǒng)預(yù)先設(shè)好的組件和控件 ，如圖 33。 圖 31 晶體管工作點(diǎn)掃描 （ 1） File ?New Design? 在工程中新建一個(gè)原理圖。并且在Project Technology Files 欄中選擇 “ADS Standard ： Length unil— millimeter” 。 （ 6） 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)最后，需要把這些優(yōu)化過的元件替換為器件庫(kù)中系列中的元件才是可以制作電路、生成版圖的。 （二）集總參數(shù)元件：電容、電阻、電感 在進(jìn)行電路優(yōu)化時(shí)，可直接選用參數(shù)連續(xù)變化的模型。 （ 2） 仿真時(shí)模型的選擇： （一） 晶體管： SP 模型：屬于小信號(hào)線性模型，模型中已經(jīng)帶有了確定的直流工作點(diǎn)，和在一定范圍內(nèi)的 S 參數(shù)，仿真時(shí)要注意適用范圍。因此，低噪聲放大器的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)接收機(jī)來說是至關(guān)重要的。 低噪聲放大器的應(yīng)用 噪聲放大器 (LNA)主要面向 移動(dòng)通信 基礎(chǔ)設(shè)施基站應(yīng)用，例如收發(fā)器 無線通信 卡、塔頂放大器(TMA)、組合器、中繼器以及遠(yuǎn)端 /數(shù)字無線寬帶頭端設(shè)備等應(yīng)用設(shè)計(jì)，并為低噪聲指數(shù) (NF, Noise Figure)立下了新 標(biāo)桿 。因此，低噪聲放大器的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)接收機(jī)來說是至關(guān)重要的 。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(cè)設(shè)備的放大電路。噪聲放大器主要面向 移動(dòng)通信 基礎(chǔ)設(shè)施基站應(yīng)用，例如收發(fā)器 無線通信 卡、塔頂放大器、組合器、中繼器以及遠(yuǎn)端 /數(shù)字無線寬帶頭端設(shè)備等應(yīng)用設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞 ：低噪聲放大器 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng) 雙極結(jié)型晶體管 噪聲系數(shù) 接收機(jī)
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