三级级联低噪声放大器方案设计

低噪声放大器的设计参数：低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz，通带为8MHz通带内增益达到11.5dB，波纹小于0.7dB通带内的噪声系数小于3通带内绝对稳定通带内输入驻波比小于1.5通带内的输出驻波比小于2系统特性阻抗为50欧姆微带线基板的厚度为0.8mm，基板的相对介电常数为4.3 步骤：1.打开工程，命名为dzsamplifier。

2.新建设计，命名为dzsamplifier。

设置框如下：点击OK后，如下图。

模板为BJT_curve_traver，带有这个模板的原理图可以自动完成晶体管工作点扫描工作。

3.在ADS元件库中选取晶体管。

单击原理图工具栏中的，打开元件库，然后单击，在搜索“32011”。

其中sp开头的原件是S参数模型，可以用来作S参数仿真，但这种模型不能用来做直流工作点扫描。

以pb开头的原件是封装原件，可以做直流工作点扫描，此处选择pb开头的。

4.按照下图进行连接5.将参数扫描控制器中的【Start】项修改为Start=0.6.点击进行仿真，仿真结束后，数据显示窗自动弹出。

如下图：7.晶体管S参数扫描。

（1）重新新建一个新的原理图S_Params，进行S参数扫描。

如下图：点击OK后，出现：（2）在ADS元件库中选取晶体管。

单击原理图工具栏中的，打开元件库，然后单击，在搜索“32011”。

此处选择sp 开头的。

（3）以如图的形式连接。

（4）双击S参数仿真空间SP，将仿真控件修改如下。

（5）点击仿真按钮，进行仿真。

数据如下图所示：（6）双击S参数的仿真控件，选中其中的【Calculate Noise】，如图执行后：注意：晶体管参数指标如下：1.晶体管sp_hp_AT32011_5_1995105的频率范围为0.1GHz-5.1GHz，满足技术指标。

2.通带内噪声系数满足技术指标。

3.通带内增益不满足技术指标。

4.通带内输入驻波比不满足技术指标。

5.通带内输出驻波比不满足技术指标。

结论如下：1.频率范围和噪声系数满足技术指标，可以选取该晶体管。

低噪声放大器设计随着电子技术的不断发展，低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）在无线通信和微波领域的重要性不断提升。

低噪声放大器的主要作用是在前置放大器中放大微弱信号，同时将噪声压制到最小，以保证整个系统的性能。

低噪声放大器的噪声系数是衡量其性能的重要指标，通常用dB比值或者分贝数来表示，简称Nf。

低噪声放大器的设计要确保Nf足够低，才能在微弱信号中产生足够的增益且不引入过多的噪声。

因此，低噪声放大器的设计非常重要。

一、低噪声放大器设计的挑战在设计低噪声放大器时，需要面临几个挑战。

第一，如何处理噪声。

在放大器中，噪声来自于电阻、晶体管的温度、元器件的起伏等因素，噪声在传输信号时会被放大。

因此，设计低噪声放大器需要充分考虑噪声的来源，并采取合适的抑制措施，以保证系统的高效运作。

第二，如何改善热噪声。

热噪声是低噪声放大器中一个常见的问题，是由器件本身热引起的噪声。

为了减小热噪声，需要减小器件的温度，采用低噪声晶体管等高品质元器件来代替常规器件，并减小元器件之间的串扰。

第三，如何平衡增益和噪声。

低噪声放大器需要在增益和噪声之间进行权衡，在增益和噪声之间找到平衡点。

增加放大器的增益会对噪声产生影响，因此需要采用低失真、高效率的放大器设计来保证放大器的性能。

二、低噪声放大器的设计要点低噪声放大器的设计要点主要包括器件选择、电路结构、滤波器和匹配等。

器件选择是设计低噪声放大器时非常关键的一个方面，选择适当的低噪声、低电荷、高频率的晶体管材料，能提高系统的性能，也能减小噪声系数。

电路结构是设计低噪声放大器时的另外一个重要方面。

直接耦合放大器和共源放大器是常见的电路结构，其中直接耦合放大器简单、稳定，但增益和噪声系数会受到限制。

而共源放大器的增益和噪声系数的选择范围更大，但也更过程更为复杂。

此外，混频器的阻抗匹配和反馈网络设计也是设计低噪声放大器的重要方面。

滤波器也是设计低噪声放大器时需要重点考虑的方面之一。

低噪声放大器设计流程低噪声放大器可是个很有趣的东西呢，那咱就来说说它的设计流程吧。

一、确定需求。

咱得先搞清楚这个低噪声放大器要用在啥地方呀。

是在无线电通信里呢，还是在其他的一些电子设备里。

不同的用途对它的要求可不一样哦。

比如说，如果是用在收音机这种接收微弱信号的设备里，那对噪声的要求就特别严格，因为一点点噪声可能就会让我们听到的广播全是杂音。

这就像是你在一个很安静的图书馆里，哪怕一点点小动静都会很烦人一样。

所以这时候我们就要明确，这个放大器要把信号放大多少倍，能允许的最大噪声是多少，工作的频率范围是多少之类的基本要求。

二、选择晶体管。

晶体管可是低噪声放大器的核心部件呢。

这就像挑演员一样，要挑个合适的。

我们要找那种本身噪声就比较小的晶体管。

一般来说，场效应晶体管（FET）在这方面就比较有优势。

不过呢，也不是所有的FET都好，我们还得看它的其他参数，像增益呀，输入输出阻抗呀之类的。

就好比你选演员，不能只看颜值，演技也很重要对吧。

在这个过程中，我们可能要在各种晶体管的数据手册里翻来翻去，对比它们的各种参数，就像在购物网站上挑东西一样，得精挑细选。

三、电路拓扑结构。

这一步就像是给我们的放大器设计一个房子的框架。

有好几种常见的拓扑结构可以选择呢，像共源极、共栅极、共漏极这些。

每一种都有它的优缺点。

共源极结构比较简单，而且增益比较高，但是输入输出的隔离度可能不是很好。

共栅极结构呢，在高频的时候表现比较好，输入输出的隔离度也不错，不过增益相对来说会低一点。

这就需要我们根据之前确定的需求来选择最合适的结构。

这就像你盖房子，要根据自己的居住需求和预算来选择是盖个小平房还是小洋楼一样。

四、计算元件参数。

选好了晶体管和拓扑结构，接下来就要计算电路里各个元件的参数啦。

比如说电阻、电容的值。

这可不是随便乱猜的哦。

我们要根据一些电路理论知识，像欧姆定律、基尔霍夫定律之类的来计算。

这个过程可能会有点复杂，就像做一道超级难的数学题一样。

一种900MHz频段低噪声放大器设计方法及测试结果本文介绍一种低噪声放大器的设计方法，对初学者可能有一定的借鉴作用。

关键词： LNA：低噪声放大器 IL：插入损耗ACPR：邻道功率比值 IM3：三阶交调EESOF\TOUCHSTN：八十年代流行的HP公司的小型微波软件一、任务的来源:受外单位的委托，要求设计一种低噪声放大器，具体要求如下：1.频率范围：820-960MHz2.增益：G≥45dB3.噪声系数：Nf≤1.54.带内平坦度：≤±0.2dB5.线性功率：P-1≥15dBm6.电调衰减：Att= 31dB (5bit)二、设计框架:1.放大器级数的考虑：由于常见器件有效实际增益为11～17dB，故此，3-4级方可满足增益要求。

经对比分析我们确定了以下方案：第一级：A TF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm第二级：MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm第三级：SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器，其数字电调衰减器的最小IL为1.8dB，所以，总增益约为46dB。

2.噪声系数的计算：一个放大器的噪声系数主要取决于第一、二级放大管的Nf及Gain，见以下公式：NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn-1)/(G1G2…Gn-1) 式中：NFn为第n级器件的噪声系数Gn-1为第n-1级器件的增益基于产品批量生产的一致性考虑，经HP的EESOF\TOUCHSTN编程计算，将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB，经以上公式计算得出噪声系数理论值为1.1dB，满足指标要求。

3.线性功率考虑：线性功率小，交调指标差，它将最终影响功放的ACPR 值和IM3；但是，过分地要求加大P-1，将增加电流消耗，降低了设备的可靠度，同时提高了造价，综合考虑诸多因素，SGA6586比较合适。

低噪声放大器的设计与实现低噪声放大器是一种特殊的放大器，它主要用于在频率范围内放大微小信号，且尽可能地减小噪声干扰。

在现代电子通信、无线网络、雷达等领域都有广泛的应用。

本文将介绍低噪声放大器的设计与实现，同时探讨一些常见的优化方法。

一、低噪声放大器的设计基本原理低噪声放大器的实现需要满足多个条件，如宽带、低噪声、高增益、稳定性等，这些条件相互制约，需要在设计时进行平衡考虑。

首先，低噪声放大器需要使用低噪声信号源作为输入，这样才能尽可能减少噪声产生的影响。

其次，为了达到高增益的要求，可以使用多级放大器来实现。

不过，每一级放大器都会引入一些噪声，因此需要对每一级放大器进行优化，以达到低噪声的目标。

低噪声放大器的设计还要满足传输线和匹配网络的要求。

传输线的设计需要尽可能减少传输线的损耗和噪声，同时匹配网络的设计则需要将输出端的负载和输入端的驱动电路匹配，以保证信号传输的最大功率。

二、低噪声放大器的实现方法低噪声放大器的实现方法有很多种，这里我们介绍一种常用的方法：差分放大器。

差分放大器是一种基于差分放大器电路结构而形成的放大器，它有两个输入，每个输入通过独立放大的电路，输出相减。

差分放大器可以通过噪声消除的方式减少输入信号中的噪声干扰，同时也可以增加信号的线性范围和热稳定性。

差分放大器的实现需要使用两个宽带放大器，一个用于正向增益，一个用于反转增益。

为了保证放大器的相位稳定性和增益平衡，需要使用一些调节网络和补偿电路。

其中，调节网络可以在信号到达输入端时调整放大器的增益，从而保证放大器的线性度。

而补偿电路则可以减少放大器中信号反馈的影响，提高放大器的稳定性。

三、低噪声放大器的优化方法在低噪声放大器的设计中，需要综合考虑多种因素，如噪声、增益、速度、频率响应等。

针对这些因素，有几种常用的优化方法可以帮助提高低噪声放大器的性能。

1. 选择适当的放大器器件放大器的选型是影响低噪声放大器性能的重要因素。

选择合适的放大器器件可以大大提高低噪声放大器的增益和灵敏度。

低噪声放大器设计1. 引言本文档旨在讨论低噪声放大器的设计。

低噪声放大器在电子电路中起着重要的作用，可以提供高增益而又尽可能降低输入信号的噪声。

因此，低噪声放大器在无线通信、雷达系统和敏感测量等领域中得到广泛应用。

2. 设计原则低噪声放大器的设计应遵循以下原则：2.1 最小化噪声系数噪声系数是衡量放大器噪声性能的重要指标。

因此，在设计过程中应采取措施最小化噪声系数，例如使用低噪声元件、优化电路布局以降低噪声等。

2.2 选择合适的放大器拓扑结构不同的放大器拓扑结构具有不同的性能特点。

根据具体应用需求，选择合适的拓扑结构可以提高低噪声放大器的性能。

2.3 优化功率匹配功率匹配是低噪声放大器设计中的一个重要考虑因素。

通过优化功率匹配，可以提高放大器的效率和性能。

3. 设计步骤以下是一个简单的低噪声放大器设计的步骤：3.1 确定应用需求和规格首先，确定放大器的应用需求和规格。

这包括增益要求、频率范围、输入输出阻抗等。

3.2 选择合适的放大器拓扑结构根据应用需求，选择合适的放大器拓扑结构，例如共源放大器、共栅放大器等。

3.3 选取适当的元件选择适当的元件来实现放大器的设计。

对于低噪声放大器，应选择具有低噪声特性的元件，如低噪声晶体管等。

3.4 进行电路模拟和优化使用电路模拟工具进行低噪声放大器的电路设计和仿真。

通过不断优化电路参数，以满足设计需求和要求。

3.5 PCB设计和布局进行PCB设计和布局，优化电路的布局和连接，减少噪声干扰和信号损耗。

3.6 制造和测试根据设计要求，制造和测试低噪声放大器。

进行性能测试和验证。

4. 结论低噪声放大器设计是一个复杂而重要的工作，它需要综合考虑多个因素和技术。

本文档介绍了低噪声放大器设计的一般原则和步骤，希望能为读者提供一些参考和指导。

低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器的两种设计方法[图],低噪声放大器(lna)是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机低噪声放大器(lna)是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。

因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。

本文以晶体管atf54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2~2.2ghz；晶体管工作电压为3v；工作电流为40ma；输入输出阻抗为50ω。

1定性分析1.1晶体管的建模通过网络可以查询晶体管生产厂商的有关资料，可以浏览厂商提供更多的该款晶体管模型，也可以根据实际须要浏览该管及的s2p文件。

本例使用轻易将该管及的s2p文件复制到软件中，利用s参数为模型设计电路。

如果就是第一次引入，则可以利用模块sparams展开s参数仿真，观测获得的s参数与s2p文件提供更多的数据与否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最轻噪声系数，以及推论晶体管的稳定性等，为下一步骤搞好准备工作。

1.2晶体管的稳定性对电路完成s参数仿真后，可以得到输入/输出端的mu在频率2~2.2ghz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。

通过在输出端并联一个10ω和5pf的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。

晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2.1ghz时的输入阻抗为16.827-j16.041。

同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得fmin由0.48增大到0.573，topt为0.329∠125.99°，zopt=（30.007+j17.754）ω。

其中，topt是最佳信源反射系数。

图1利用模块sparams展开仿真的电路原理图图2输入/输出mu与频率的关系1.3制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个ts平面上。

通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于lna而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。

微波电路 CAD 射频实验报告姓名班级学号实验一低噪声放大器的设计制作与调试一、实验目的（一）了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。

（二）学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。

（三）掌握低噪声放大器的制作及调试方法。

二、实验内容（一）了解微波低噪声放大器的工作原理。

（二）使用ADS软件设计一个低噪声放大器，并对其参数进行优化、仿真。

（三）根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。

（四）对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。

三、实验步骤及实验结果（一）晶体管直流工作点扫描1、启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。

2、选择File——New Design…进入下面的对话框；3、在下面选择BJT_curve_tracer，在上面给新建的Design命名，这里命名为BJT Curve；4、在新的Design中，会有系统预先设置好的组件和控件；5、如何在Design中加入晶体管；点击，打开元件库；6、选择需要的晶体管，可以点击查询；7、对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型；8、以sp为开头的是S参数模型，这种模型不能用来做直流工作点的扫描；9、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。

10对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型11、以sp为开头的是S参数模型，这种模型不能用来做直流工作点的扫描12、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。

图1 BJT Curve仿真原理图13、按Simulate键，开始仿真，这时会弹出一个窗口，该窗口会现实仿真或者优化的过程信息。

如果出现错误，里面会给出出错信息，应该注意查看。

14、仿真结束，弹出结果窗口，如下页图。

注意关闭的时候要保存为适宜的名字。

另外图中的Marker是可以用鼠标拖动的。

由于采用的是ADS的设计模板，所以这里的数据显示都已经设置好了。