微波限幅低噪声放大器研究进展

微波低噪声放大器的Serenade 优化设计顾 伟 安 叶（北京理工大学电子工程系微波电路实验室，100081）[摘要]：本文首先简要介绍微波低噪声放大器的设计理论、方法和过程，然后介绍使用微波电路CAD 软件Ansoft 公司的Serenade8.71进行分析和优化设计一个微波低噪声放大器的方法和过程。

获得了较为理想的结果：工作频带：9.6～10.6GHz，噪声系数：<1.5db，增益：24db，增益平坦度<±0.5db。

关键词: 低噪声放大器，仿真，优化设计一. 引言低噪声放大器(LNA)在接收机系统中处于前端，主要作用是放大接收到的微弱信号，降低噪声干扰。

LNA 的设计对整个接收机性能至关重要，它直接影响整机性能，尤其是接收机灵敏度。

随着通讯、雷达技术的发展，对微波宽频带低噪声放大器也提出更加严格的要求。

利用微波电路CAD 设计软件来进行电路设计，可以避开复杂的理论计算，极大地提高设计准确性和效率。

Ansoft 公司的Serenade 仿真软件由于其强大的功能而广泛应用于射频微波电路仿真和优化设计。

本次仿真设计使用Ansoft 公司Serenade 8.71仿真软件优化设计低噪声放大器，获得了较好的仿真结果。

二. 低噪声放大器的设计理论LNA 的性能指标主要是噪声系数、增益、工作频段、电压驻波比以及增益平坦度，尤其是噪声系数和增益对整机性能影响较大。

在频率较高的频段设计制作放大器，我们通常采用场效应管FET。

放大器的噪声系数和信号源的阻抗有关，放大器存在着最佳的信号源阻抗。

放大器的输入匹配电路应该按照噪声最佳的原则进行设计，此时放大器的噪声系数是最小。

为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比，输出匹配电路则采用共轭匹配。

输入匹配电路做最佳噪声匹配时，放大器的输入阻抗不一定恰好与信号源阻抗匹配，因而功率放大倍数不能达到最大值。

也就是说，为使噪声最低，要牺牲一点增益来换取噪声系数的降低。

毕业设计（论文）题目基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计所属院(系) 物电学院专业班级电子1201姓名学号：指导老师完成地点物电学院实验室2016年6月5日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物电学院专业班级电子信息工程学生姓名一、毕业论文﹙设计﹚题目基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2016 年 2 月 20 日起至 2016 年 6 月 20 日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物电学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：(LNA)广泛应用于微波接收系统中,是重要器件之一,主要用来放大低电平信号,由于是自天线下来第一个进行信号处理的器件,LNA决定了整个系统的噪声性能和电压驻波比VSWR,，往往需要对驻波比和噪声性能参数指标进行处理。

那么如何对这两个性能参数进行处理就成为低噪声放大器设计中的一个难点。

这个难点的最好解决方法就是放在放大器输入输出匹配网络的设计中来解决。

本设计是利用微波射频仿真软件ADS对微波低噪声放大器进行仿真设计，掌握微波射频电路的工程设计理论和设计方法，提高专业素质和工程实践能力。

其具体要求如下：1、分析微波低噪声放大器的各项参数；2、查找相关资料并翻译相关的英文资料；3、设计一微波低噪声放大器，根据所选器件,设计相应偏置电路；4、设计输入输出匹配电路，并利用仿真软件ADS对设计进行仿真验证。

进度安排:2月20日─3月1日：查阅资料、完成英文资料翻译并准备开题报告3月2日─4月1日：熟悉软件的使用并提交开题报告4月2日─5月1日：完善开题报告、研究微波低噪声放大器的理论设计方法、并建立偏置电路和匹配电路，进行期中检查。

5月2日─5月30日：利用软件建立微波低噪声放大器模型并进行仿真验证，准备验收。

6月1日─6月10日：撰写毕业设计论文并提交论文6月11日─6月15日：毕业设计答辩。

毕业设计应收集资料及参考文献:[1]低噪声放大器(LNA)[J].通信技术,2016(01)[2][D]电子科技大学，2009.[3][D]广东工业大学，2013.[4]. 2006.[5].[6] 射频功率放大器的研制[D].指导教师系 (教研室)系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计学生：（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业电子1201班级，陕西汉中 723000）指导老师：[摘要]低噪声放大器用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路,低噪声放大器也主要面向移动通信基础设施基站应用。

RF CMOS低噪声放大器研究的开题报告一、选题的背景随着现代通信技术的快速发展，无线通信技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

无线电通信系统要求接收信号强度足够高，同时尽可能地减小噪声和杂散度，以保证系统的性能和可靠性。

低噪声放大器(LNA)作为无线电通信系统中的重要组成部分，起到放大弱信号以提高系统的灵敏度的作用。

因此，研究低噪声放大器是无线电通信领域的重要研究方向。

RF CMOS技术因其低功耗、小面积和低成本等优势，在高频应用领域中得到广泛应用。

CMOS LNA因其工艺成熟、面积小、布线简单等优点成为研究的热点。

但是，由于CMOS器件的非线性特性和频率依赖性，以及CMOS工艺的限制，使得设计出满足高性能和低功耗的CMOS LNA 是一个具有挑战性的问题。

二、选题的意义本课题的研究意义主要表现在以下几个方面：（1）提高无线通信系统的性能和可靠性。

（2）深入研究RF CMOS LNA的基本工作原理和性能评估方法。

（3）设计新型的低噪声放大器电路，提高其性能。

（4）探究RF CMOS技术在高频应用中的优势与局限，为未来的研究提供参考。

三、研究内容及技术路线本课题的研究内容是在RF CMOS技术基础上，研究低噪声放大器电路设计，探讨低噪声放大器的基本工作原理和性能评估方法，并通过模拟仿真和实验验证，提高其性能。

具体研究内容包括：（1）学习RF CMOS技术和低噪声放大器电路的基本知识。

（2）设计带有负反馈的CMOS LNA电路，提高放大器的性能。

（3）研究并分析不同环节对LNA性能的影响，例如放大电路、噪声系数和线性度等。

（4）采用优化算法设计LNA电路，提高性能。

（5）利用射频测试系统对设计的LNA电路进行测试和性能评估。

技术路线如下：（1）研究RF CMOS技术基础知识，掌握低噪声放大器电路设计的基本原理和方法。

（2）选择适当的CMOS器件和电路拓扑结构，设计和仿真LNA电路。

（3）利用测试仪器和软件工具对设计的LNA电路进行评估和测试。

微波低噪声放大器的原理与设计实验报告一、实验的那些小前奏。

家人们！今天咱来唠唠这个微波低噪声放大器的原理与设计实验。

一开始听到这个名字的时候，我就感觉它好高大上啊，就像那种在科学云端漫步的东西。

不过呢，当真正开始接触这个实验，就发现它其实也像个调皮的小怪兽，有点难搞，但又特别有趣。

二、啥是微波低噪声放大器呀。

那咱得先搞明白这个微波低噪声放大器是个啥玩意儿。

简单来说呢，它就像是一个超级贴心的小助手，在微波信号处理这个大舞台上发挥着重要的作用。

在我们周围，到处都有微波信号，就像空气中的小精灵一样。

但是呢，这些信号往往会夹杂着噪声，就像小精灵里面混进了一些捣蛋鬼。

这个微波低噪声放大器呢，它的本事就是在放大这些微波信号的同时，尽可能地把那些捣蛋的噪声给压制住，让我们能得到比较纯净又被放大了的信号。

想象一下，如果把微波信号比作是一场音乐会的演奏声，噪声就是那些在台下叽叽喳喳的杂音。

这个放大器就像是一个超棒的音乐厅管理员，它把演奏声放大，让每个角落都能听到美妙的音乐，同时把那些杂音都给屏蔽掉，让大家可以享受纯粹的音乐盛宴。

三、实验原理的探索之旅。

那这个放大器为啥能做到这样神奇的事情呢？这就涉及到它的原理啦。

它的内部就像是一个精心设计的小迷宫，里面有着各种各样的电子元件，像晶体管之类的。

这些元件就像是小迷宫里的小关卡，微波信号和噪声在里面穿梭的时候，就会受到不同的对待。

对于微波信号来说，这个小迷宫就像是为它量身定制的绿色通道。

通过巧妙地设置晶体管的工作状态，还有电路的一些参数，就可以让微波信号顺利地通过这些关卡，并且在通过的过程中被放大。

就好像小信号是一个小探险家，在这个友好的迷宫里越走越强壮，不断地成长变大。

而对于噪声呢，这个迷宫可就没那么友好啦。

因为噪声的一些特性和微波信号是不一样的，所以在经过那些关卡的时候，就会受到各种阻碍和削减。

比如说，通过合理地选择晶体管的类型和电路的结构，可以让噪声在某些地方就被消耗掉，就像小捣蛋鬼在迷宫里不断地碰壁，最后被削弱得没什么力气了。

S波段低噪声放大器研究与设计的开题报告一、选题背景随着现代通信技术的不断发展，无线通信系统让人们的生活更加方便和舒适，低噪声放大器（low noise amplifier，LNA）作为无线通信系统中的重要组成部分，在无线电收发机中主要用于增加系统的灵敏度和带宽，起到放大信号、提高信噪比等作用。

其中，S波段（2-4 GHz）是一个重要的通信频段，在高速数字通信、雷达和卫星通信等领域中得到了广泛的应用。

因此，本文选取了S波段低噪声放大器的研究与设计作为课题，旨在探究S波段LNA的性能和优化方法，设计出高性能的S波段LNA，为无线通信系统的研究和发展提供理论和实践基础。

二、选题意义1.弥补国内S波段LNA的研究缺乏目前国内在S波段LNA方面的研究比较缺乏，而LNA的性能直接影响整个无线通信系统的性能。

因此，本文的研究将填补国内在S波段LNA方面的空白。

2.提高S波段LNA的灵敏度和带宽在无线通信系统中，提高灵敏度和带宽是关键问题，而LNA作为信号放大器的重要组成部分，其性能优化将能够提高整个通信系统的灵敏度和带宽。

3.推动S波段通信技术的发展S波段通信技术在高速数字通信、雷达和卫星通信等领域中发挥着重要作用，而高性能的S波段LNA将能够促进S波段通信技术的发展，推动无线通信技术的研究和发展。

三、研究内容本文将围绕以下几个方向展开研究：1.对S波段LNA的基本原理进行研究和分析。

2.分析S波段LNA的性能，包括增益、噪声系数、线性度等。

3.对S波段LNA的优化设计进行探究和研究。

4.开展实验，验证所设计的S波段LNA的性能和优良特性。

四、研究方法1.文献调研法：对S波段LNA的基本原理进行深入的文献调研和分析，掌握并研究相关文献的资料，对S波段LNA的性能、设计方法进行全面了解和理解。

2.理论分析法：计算和推导S波段LNA的设计公式和参数，分析LNA的性能和特性，为设计优良的LNA提供理论基础。

3.仿真模拟法：应用模拟器进行电路仿真，检验和改善LNA的性能，并对LNA的参数进行优化调整。

试述微波低噪声放大器的设计与实现作者：曹飞来源：《电子技术与软件工程》2016年第12期微波低噪声放大器是通信、遥控、雷达和遥感系统在接收信号的一个关键点，同时低噪声放大器还会提高接收机的灵敏度并降低接收系统的噪声。

由于低噪声放大器在无线电通讯的各个方面都具有极其重要的意义，因此，也急需我们对其进行进一步的研究。

本文在低噪声放大器的研究现状基础上阐述了微波低噪声放大器的工作原理，进而研究了宽带低噪声放大器的设计与实现。

【关键词】微波低噪声放大器设计近几年卫星通信，遥控遥感等技术迅速发展，对微波低噪声放大器的性能提出了更高的要求，正是这样也限制了一些从前的窄带低噪声放大器。

低噪声放大器是位于射频最前端的噪声参数，因为低噪声放大器的噪声系数有着非常重要的作用，因此我们不得不将微波低噪声放大器设计的更符合要求。

近年低噪声放大器主要基于CMOS工艺发展，也得到了不错的成效，但还是存在着一些缺点，例如在设计中为了有效降低噪声系数和考虑阻抗匹配，会选取Q值较高的电感，这些元件集成到芯片中会占用很大的芯片面积，增加芯片成本。

由于低噪声放大器对整个通讯接收系统都起到了举足轻重的重要，这也就要求我们必须要设计出高性能低成本的低噪声放大器。

1 低噪声放大器的研究现状当前低噪声放大器已经成为无线通信领域内研究的一个热点，因为低噪声放大器所适用的范围比较广，例如在宇宙通讯中、卫星地面接收方面和GPS接收机等等设备当中都有应用到。

正是近几年无线通讯技术的飞速发展，微波低噪声放大器也随之共同发展。

因为低噪声放大器会降低接收机的噪声，还能够增加通信的距离和提高传递的信息质量。

当前微波低噪声放大器主要是朝着高效率，低耗能和低噪声的方向发展。

2 微波低噪声放大器的工作原理噪声是干扰有用信号的不规则的扰动，在我们的日常生活当中，噪声的主要干扰在于它干扰有用信号能力的大小。

通常情况下，任何一种噪声都能够在频率区域范围内绘制出它的功率谱图。

低噪声放大器的应用与发展状况及趋势1 低噪声放大器的应用低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中一个非常重要的部分，常用于接收系统的前端，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统灵敏度。

如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器，在低噪声放大器增益足够大的情况下，就能抑制后级电路的噪声，则整个接收机系统的噪声系数蒋主要取决于放大器的噪声。

如果低噪声放大器的噪声系数降低，接收机系统的噪声系数也会变小，信噪比得到改善，灵敏度大大提高。

由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能，对于整个接收系统技术水平的提高，也起了决定性的作用。

低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控接受系统等的关键部件。

L、S 波段低噪声放大器一般用于遥测、遥控系统。

在电子对抗、雷达侦察中，由于要接收的信号的频率范围未知，其实频率范围也是要侦察的内容之一，所以要求接收系机的频率足够宽，那么放大器的频率也要求足够宽。

而且，雷达侦察接收的是雷达发射的折射波，是单程接收；而雷达接收的是目标回波，从而使侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达目标。

灵敏度高的接收机侦察距离就远，如高灵敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察，用以监视敌远程导弹的发射，所以，要增高侦察距离，就要提高接收机灵敏度，就要求高性能的低噪声放大器。

在国际卫星通信应用中, 低噪声放大器的主要发展要求是改进性能和降低成本。

由于国际通信量年复一年地迅速增加, 所以必须通过改进低噪声放大器的性能来满足不断增加的通信要求。

因此, 要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带宽和降低其噪声温度。

从经济观点出发, 卫星通信整个系统的成本必须减少到能与海底电缆系统相竞争。

降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星通信系统成本的一种最有效的方法, 因为地面站天线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。

另一方面, 在国内卫星通信应用中, 重点放在低噪声放大器的不用维修特性以及低噪声和宽带性能, 因为在这些系统中越来越广泛地采用无人管理的工作方式, 特别在电视接收地面站中更是如此。

《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业和军事等领域的应用越来越广泛。

其中，低噪声、低失真的前置放大器是影响噪声温度计性能的关键因素之一。

因此，研制一款具有低噪声、低失真特性的前置放大器，对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。

本文将介绍一种低噪声低失真前置放大器的研制过程及关键技术。

二、前置放大器设计需求分析在研制低噪声低失真前置放大器时，需要充分考虑其应用场景和性能要求。

首先，要保证在低噪声环境下工作，以减小外界干扰对测量结果的影响；其次，要保证低失真，以减小信号传输过程中的畸变；此外，还需要考虑放大器的线性度、带宽、增益可调范围等因素。

根据这些需求，我们可以确定前置放大器的设计指标。

三、电路设计与元件选择1. 电路设计：采用差分输入结构，以减小共模噪声的干扰。

同时，通过优化电路布局和参数设计，降低电路自身的热噪声。

2. 元件选择：选用低噪声、高精度运算放大器作为核心部件，同时选用优质的电阻、电容等元件，以降低整体噪声和提高电路稳定性。

四、低噪声技术实现1. 优化电源设计：采用低噪声、低纹波的电源供应，以减小电源噪声对放大器性能的影响。

2. 噪声匹配技术：通过合理设计输入阻抗，使放大器与前级电路的噪声相匹配，以达到最小化整体噪声的目的。

3. 屏蔽与隔离：对电路板进行合理布局和屏蔽，以减小外界电磁干扰对放大器性能的影响。

同时，对关键信号进行隔离，以降低地线噪声的耦合。

五、低失真技术实现1. 非线性校正：通过引入负反馈电路，对放大器的非线性失真进行校正。

2. 滤波技术：采用高性能滤波器，对信号进行滤波处理，以减小高频噪声和杂散信号的干扰。

3. 优化电路参数：通过优化电路参数和结构，降低信号传输过程中的畸变。

六、性能测试与优化1. 测试方法：采用专业的电子测试设备，对放大器的噪声、失真、线性度、增益等性能进行测试。

2. 数据分析：根据测试数据，对放大器的性能进行评估，并找出需要优化的地方。