xxx研究生射频电路课程报告基于ADS的低噪放大器设计
学生：xxx
学号：xxx
指导教师：xxx
专业：电子与通信工程
Xxxxxx
二O一三年十一月
目录 (1)
1 引言 (2)
1.1低噪声放大器设计理论 (2)
1.2低噪声放大器设计步骤 (2)
1.3本次设计主要性能指标 (2)
1.4小结 (3)
2 低噪声放大器设计 (4)
2.1晶体管的选择和下载 (4)
2.2直流分析 (4)
2.3偏置电路的设计 (5)
2.4稳定性分析 (6)
2.5噪声系数圆和输入匹配 (8)
2.6最大增益的输出匹配 (12)
2.7匹配网络的实现 (14)
2.8原理图仿真 (15)
2.9小结 (15)
1.1 低噪声放大器设计理论
低噪声放大器的设计目标就是在选择适当的晶体管后，通过设计合适的输入输出匹配网络来达到极低的噪声系数的同时获得一定的增益，通常在设计中采用折中的方案来达到设计要求。在LNA的设计中，需要考虑的最重要的几个因素如下：
放大器的稳定性：设计射频放大器时，必须优先考虑电路稳定性。稳定性是指放大器抑制环境变化维持正常工作特性的能力。在设计中，绝对稳定系数K 必须大于1，放大器才能达到绝对稳定。
放大器的功率增益：对输入信号进行放大是放大器最重要的任务，因此在放大器的设计中增益指标的完成很是重要，而我们通常所说的增益主要指转换功率增益G。
放大器输入输出驻波比：驻波比反映了信源与晶体管及晶体管与负载之间的失配程度，所以设计时要求驻波比要保持在特定指标之下。
放大器的噪声：对放大器来说，噪声的存在对整个设计有重要影响，在低噪声的前提下对信号进行放大是对放大器的基本要求。
1.2 低噪声放大器设计步骤
晶体管的选择、下载与安装；
直流分析；
偏置电路设计；
稳定性分析；
噪声系数圆和输入匹配；
匹配网络的实现；
原理图仿真。
1.3 本次设计主要性能指标
中心频率fo=5.8GHz；
带宽B=300MHz；
增益G=15dB；
噪声系数Nf小于等于3dB；
Zin=Zout=50Ω。
1.4 小结
本次对低噪声放大器的设计，使用Agilent公司的高级设计软件ADS2009仿真，首先确定了ATF35176晶体管的静态工作点，得到晶体管ATF35176在直流偏置情况下的小信号电路的模型，然后设计了一个在中心频率为5.8GHz满足指标要求的低噪声放大器。
2 低噪声放大器设计
2.1晶体管的选择和下载
低噪声放大器的性能取决于有源器件的噪声特性和匹配网络的设计。HP公司的ATF35176是一种低噪声砷化镓PHEMT器件，在理想的工作点下，在12GHz 以下噪声系数为0.75 dB以下，是一款适用于工作在2~18 GHz的低噪声放大器，所以本设计选择了此种晶体管。另外考虑放大器的增益指标，由于ATF35176单级增益可以达到为18dB，而本设计要求增益达到15dB，所以只需要单级电路就可以达到指标。
ADS2009自带的元器件库里含有ATF35176元器件模型，不需要下载和安装。
2.2直流分析
设计第一步是确定晶体管的直流工作点，根据ATF35176的datasheet设置DC_FET控件的参数，连接原理图后进行仿真。从ATF35176的数据手册可以得到噪声Vds和Ids的关系，从而确定静态工作点。在6GHz时，当Vds=3V且Ids=20mA时，此时增益大约为16dB，能满足设计要求，那么晶体管的直流工作点就设为Vds=3V，ds=20mA。
图2.1 ATF35176的datasheet
图2.2 直流分析原理图
图2.3 ATF35176的直流特性
2.3偏置电路的设计
创建一个新的原理图，在原理图中放入ATF35176的模型和DA_FETBias控件，选择Transistor Bias Utility设置偏置电路的属性。仿真后有三个偏置电路可以选择。有两个网络里面，晶体管的源极是有电阻的，但通常低噪放大器的设计中，源级只接反馈电感（微带线），所以选用第一个偏置网络。选定网络后，得到了偏置子电路，按照子电路画出偏置原理图，其中偏置子电路中一些电阻值不是常规标称值，仅是理论计算结果，用相近的常规标称值代替。
图2.4 偏置电路原理图
图2.5 偏置子电路
图2.6 完成后的偏置电路原理图
2.4稳定性分析
1.进行S参数的仿真，添加控件Term、StabFact、MaxGain。放大器的直流和交流之间的通路要添加射频直流电路，它的实质是一个无源低通电路，使直流偏置信号能传输到晶体管引脚，而晶体管的射频信号不能进入直流通路，在这里先用【DC_Feed】直流电感代替。同时，直流偏置信号不能传到两端的Term，需加隔直电容，【DC_Block】隔直电容代替。
图2.7 加入理想直流扼流和射频扼流的原理图
图2.8 最大增益和稳定系数曲线
仿真结束后，显示MaxGain1和Stabfact1两个图表中观察，从图2.8我们可以看出，在5.8GHz时，最大增益为18.042dB，稳定系数为K=0.646，绝对稳定系数K＜1，说明电路不稳定。
2.当电路不稳定时，可以采用负反馈电路形式解决问题，提高绝对稳定系数。本次设计中在漏极添加串联电感作为负反馈。通过反复调节反馈电路，也就是串联电感的数值，使其在整个工作频率范围内稳定。
图2.9 晶体管源级添加负反馈后的原理图
图2.10 最大增益和稳定系数曲线
3.接下来把理想的DC_Feed 、DC_Block 和源极的两个电感改成实际的器件和微带线。本设计选用MuRata(日本村田公司)的电感和电容。本设计中电源部分用了扼流电感LGQ18和GRM18，对射频信号进行阻隔和旁路。然后用给定的电感值算出等效的传输线的长度（r O Z L 81.11=l ，其中L 是电感值即0.3nH ，Z O 是微带线特征阻抗，得到l=0.58mm ）。全部换成真实器件和微带线后，稳定系数和增益基本达到要求。
图2.11 全部换成真实器件后的原理图
图2.12 最大增益和稳定系数曲线
2.5噪声系数圆和输入匹配
当最大增益和稳定系数达到指标后，接下来就要设计一个适当的输入匹配网络来实现最小噪声系数。先进行仿真，在数据显示窗口面板，输入等式：
图2.13 输入等式
它们代表的意思分别是返回值是前面定义的m1的频率，即5.8GHz；返回噪声系数圆；返回增益圆。
图2.14 circleData和GaCircle的史密斯圆图
查看史密斯圆图，选择合适的阻抗值，在设计时，必须在增益和噪声系数之间做一个权衡，而低噪放大器，首先要考虑最小噪声系数。那么最优的输入端阻抗就定为m5点的阻抗（43.15+j*25.60Ω），通过使用DA_Smith Chart Match工具，对电路进行输入匹配。
图2.14 加入DA_Smith Chart Match工具
图2.15 设置DA_Smith Chart Match参数
图2.16 设置Smith Chart Utility工具的阻抗
图2.17 Smith Chart Utility微带线匹配
图2.18 匹配子线路
图2.19 匹配后输入阻抗
图2.20 Tuning后仿真结果1
图2.21 Tuning后仿真结果2
2.6最大增益的输出匹配
输出端的匹配需要此时晶体管的输出端阻抗，插入Zin控件，查看输出阻抗的实部和虚部，得到输出阻抗为28.109-j*12.593Ω，为了达到最大增益，输出匹配要50Ω匹配到Zin的共轭。通过使用DA_Smith Chart Match工具，对电路进行输出匹配。
图2.22 输出阻抗的曲线
图2.23 设置Smith Chart Utility工具的参数
图2.24 设置Smith Chart Utility工具的输出阻抗
图2.25 Smith Chart Utility微带线匹配
图2.26 匹配子线路
图2.27 Tuning后仿真结果3
图2.28 Tuning后仿真结果4
2.7匹配网络的实现
理想微带线，其参数只有特性阻抗、电长度和频率，需要换算成实际的标明物理长度的微带线，使用ADS自带的工具LineCalc，所有微带线的特征阻抗都是50Ω。
电长度（degrees）特征阻抗（ohm）物理长度（mm）
TH5 81.437 50 5.9912
TH6 59.237 50 11.678
TH7 75.224 50 6.1036
TH8 54.316 50 22.486
表2.1 微带线的电长度和物理长度
图2.29 低噪声放大器的总电路图
2.8原理图仿真
经过以上各部分的设计，将匹配网络添加到低噪放大电路中，得到完整的低噪放电路，进行仿真。
图2.30 总仿真结果图
稳定系数矩形图中StabFact1的曲线可以看出，稳定系数K在频率范围内大于1，说明放大器在频率范围内稳定，满足绝对稳定的要求。
在nf(2)的曲线可以看出，低噪声放大器的噪声系数在4.8GHz-6.8GHz的范围内都在1.2dB以下，满足设计要求中要求的噪声系数小于3的指标。
在S参数矩形图中可以看出增益系数S21，在5.65GHz-5.95GHz频率范围内，增益的最小值为S21min=15.016 dB、最大值为S21max=15.965dB，在300MHz 带宽范围内，增益的衰减小于1dB，满足设计要求。
2.9小结
本报告介绍了一种基于PHEMT管的低噪声放大器的设计过程，所设计的低噪放大器达到了预期指标。采用负反馈技术和稳定性措施满足了增益平坦度和绝对稳定性要求，简要介绍了输入输出匹配的设计过程，省去了复杂的理论分析计算，提高了工作效率，对低噪声放大器的CAD设计具有很大的现实意义。
1 课题背景 随着信息化浪潮的推进，现代社会产生了巨大的信息要求，通信技术正在向高速、多频段、大容量方向发展。目前移动通信中所使用的主要频率为0.8-1.0GHz，全球GSM频段分为4段，即850/900/1800/1900MHz。在宽带移动化方面，IEEE802工作组先后制定了WLAN和WiMAX等技术规范，希望能沿着固定、游牧/便携、移动这样的演进路线逐步实现宽带移动化，常用的WLAN通信频段标准为IEEE802.1b/g(2.4-2.5GHz)和IEEE802.11a(5.2-5.8GHz)。为了在移动环境下实现宽带数据传输，IEEE802.16WiMAX成了宽带移动的主要里程碑，促进了移动宽带的演进和发展，2.3-2.4GHz和3.4-3.6GHz频段均被划分为WiMAX的全球性统一无线电频段。这正是S波段的应用，因此如何研究出高性能，小型化的滤波器是目前电路设计的的关键之一。 当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，分布参数不仅可以构成低通滤波器，而且可以构成带通和带阻滤波器。平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，它是一种常用的分布参数带通滤波器。 当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。 如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。如图1.1所示。
A 100 MHz to 500 MHz Low Noise F eedback Amplifier using ATF-54143 Application Note 5057 Introduction In the last few years the leading technology in the area of low noise amplifier design has been gallium arsenide (GaAs) devices, MESFET, and pHEMT. Power a mplifiers based on GaAs can achieve high efficiency and l inearity, as well as provide high output power. Recently, E nhancement Mode pHEMT technology has demonstrated i ndustry leading power added efficiency (PAE) and linearity performance for amplifier applications. The E-pHEMT technology provides high gain and very low noise. The high gain at low frequen-cies enables the use of feedback to linearize the E-pHEMT device. T his a pplication n ote s hows w hy E-pHEMT t echnology can provide superior electrical performance for low noise and high linearity amplifier design in UHF and VHF wireless communications bands. Design Goals The goal of the amplifier design is to produce a 100 to 500 MHz LNA, with an output third order intercept point (OIP3) of +36 dBm, a noise figure below 2.0 dB, and 20 dB gain with a flat gain response. RC feedback was used to provide good input and output match and to ensure unconditional stabil-ity, with a second feature offering a means of reducing the overall stage gain to the specified 20 dB level. The amplifier design specification includes operation from a 5V supply with current consumption of less than 65 mA. The Avago Technologies’ ATF-54143 is one of a family of high dynamic range, low noise enhancement mode PHEMT discrete transistors designed for use in low cost commercial applications in the VHF through 6 GHz fre-quency range. It is housed in a 4-lead SC-70 (SOT-343) surface mount plastic package, and operates from a single regulated supply. If an active bias is desirable for r epeatability of the bias setting—particularly desirable in h igh-volume production—the ATF-54143 requires only the a ddition of a single PNP bipolar junction transistor. Compared to amplifiers using depletion mode devices, the E-pHEMT design has a lower part count and a more compact layout. Besides having a very low typical noise figure (0.5 dB), the Avago Technologies’ ATF-54143 is specified at 2 GHz and 3-volt bias to provide a +36 dBm intercept point at 60 mA drain current. A data sheet for this d evice may be downloaded from: http://literature. https://www.doczj.com/doc/7118172634.html,/litweb/pdf/5989-0034EN.pdf
研究设计 电 子 测 量 技 术 EL ECTRONIC M EASUREM EN T TEC HNOLO GY 第30卷第11期 2007年11月 C波段低噪声放大器的设计 张海拓 郭俊栋 周以国 (中国科学院电子学研究所 北京 100080) 摘 要:低噪声放大器(简称低噪放)是射频接收前端中的重要部件。一个性能良好的低噪声放大器可大大改善接收机的信噪比。本文介绍了一种C波段低噪声放大器的设计原理和设计方法,并给出了设计结果。该放大器采用N EC 公司的N E3210S01场效应晶体管(FET),为达到较高的增益和较好的增益平坦度,采用两级级联的方式。输出端串联一个有耗元件(电阻)保证放大器的稳定性。利用ADS强大的仿真优化功能设计了输入、输出及级间匹配电路,最终制成的放大器经反复调试后在4.5G～5.5GHz范围内增益(25±0.7)dB,噪声系数小于1.3dB,输出驻波小于115,达到了设计要求。 关键词:低噪声放大器;噪声系数;N E3210S01;ADS仿真 中图分类号:TN T22.3 文献标识码:A Design of C2band low noise amplif ier Zhang Haituo Guo J undong Zhou Y iguo (Institute of Electronics Chinese Academy of Sciences,Beijing100080) Abstract:Low noise amplifier(L NA)is an important part as the f ront end of the receiver.A good L NA can greatly improve the signal to noise ratio(SNR)of the receiver.We introduced the design principle and design method of a C band L NA and gave the result.FET N E3210S01of N EC Company was used in this amplifier system.A two2stage topology was used in order to achieve high gain and good gain flatness.A resister was put in series at the output of the last stage FET to make sure the amplifier is stable.The matching circuits connecting input output and interstage was designed with assistance of the powerf ul simulation and optimizing tool ADS.After repeating debugging,the proposed L NA finally satisfied the designing requirements with the gain of(25±0.7)dB,the noise figure of less than1.3dB and a less than1.5SWR in4.5G～5.5GHz band range. K eyw ords:low noise amplifier(L NA);noise figure(N F);N E3210S01;ADS simulation 0 引 言 低噪声放大器(L NA)是现代雷达、射频通信、测试仪器、电子战系统中的重要部件,它主要将接收机接收到的微弱信号进行放大,降低噪声干扰。位于射频接收机前端,对整个系统的噪声特性起决定性作用,这就要求它的噪声系数越小越好,为了抑制后面各级噪声对系统的影响,还要求有一定的增益。设计性能优良的低噪声放大器对提高通信系统接收机灵敏度和通信质量有着十分重要的意义。 砷化镓场效应晶体管(GaAs FET)有着优良的微波性能,如频率高、噪声低、开关速度快以及低温性能好,在当前微波固态器件中已经获得越来越广泛的应用,是设计低噪声放大器的优良选择。本文即是选用N EC公司的砷化镓异质结场效应晶体管N E3210S01设计一应用于射频接收前端的C波段低噪声放大器。1 低噪声放大器设计 设计一个低噪声放大器需要考虑的指标主要有[1]: (1)工作频率。不宜太宽,宽带难于获得低噪声要求。 (2)噪声系数N F。N F反映信号通过低噪声放大器后的恶化程度,总是希望越小越好,是低噪放设计最关键的指标,N F的大小与晶体管的静态工作点和信号源内阻有关。 (3)增益。低噪声放大器应该有一定的增益,可以抑制后面各级对系统噪声系数的影响,但其增益不宜太大,避免后面的混频器产生非线性失真。 (4)增益平坦度。指工作频带内增益的起伏,不允许增益有陡变。 (5)输入输出匹配。 (6)稳定度。是保证放大器正常工作的基本条件,一般要求绝对稳定,若不能满足绝对稳定条件,要合理设计
电磁波与微波技术 课程设计 ----带阻滤波器的设计与仿真 课题：带阻滤波器的设计与仿真 指导老师： 姓名： 学号：
目录 1.设计要求 (3) 2.微带短截线带阻滤波器的理论基础 (3) 2.1理查德变换 (4) 2.2科洛达规则 (6) 3.设计步骤 (7) 3.1ADS 简介 (7) 3.2初步设计过程 (8) 3.3优化设计过程 (14) 3.4对比结果 (17) 4.心得体会 (17) 5.参考文献 (18)
1．课程设计要求： 1.1 设计题目：带阻滤波器的设计与仿真。 1.2设计方式：分组课外利用ads软件进行设计。 1.3设计时间：第一周至第十七周。 1.4 带阻滤波器中心频率：6GHz；相对带宽：9%；带内波纹： <0.2dB。 1.5 滤波器阻带衰减>25dB；在频率5.5GHz和6.5GHz处，衰 减<3dB；输入输出阻抗：50Ω。 2．微带短截线带阻滤波器的理论基础 当频率不高时，滤波器主要是由集总元件电感和电容构成，但当频率高于500Mz时，滤波器通常由分布参数元件构成，这是由于两个原因造成的，其一是频率高时电感和电容应选的元件值小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件；其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段，科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。 2.1 理查德变换
通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。 在传输线理论中，终端短路传输线的输入阻抗为： 错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。（1.0） 式中 错误!未找到引用源。 当传输线的长度错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。时 错误!未找到引用源。 （1.1） 将式（1.1）代入式（1.1），可以得到 错误!未找到引用源。（1.2）式中 错误!未找到引用源。 （1.3） 称为归一化频率。
xxx 研究生射频电路课程报告基于ADS 的低噪放大器设计 学生：xxx 学号：xxx 指导教师：xxx 专业：电子与通信工程 Xxxxxx O 一三年十一月
目录 (1) 1引言 (2) 1.1低噪声放大器设计理论 2 1.2低噪声放大器设计步骤 2 1.3本次设计主要性能指标 2 1.4小结 (3) 2低噪声放大器设计 (4) 2.1晶体管的选择和下载 4 2.2直流分析 4 2.3偏置电路的设计 5 2.4稳定性分析 6 2.5噪声系数圆和输入匹配8 2.6最大增益的输出匹配12 2.7匹配网络的实现14 2.8原理图仿真15 2.9小结 (15)
1引言 1.1低噪声放大器设计理论 低噪声放大器的设计目标就是在选择适当的晶体管后，通过设计合适的输入输出匹配网络来达到极低的噪声系数的同时获得一定的增益，通常在设计中采用 折中的方案来达到设计要求。在LNA的设计中，需要考虑的最重要的几个因素如下：放大器的稳定性：设计射频放大器时，必须优先考虑电路稳定性。稳定性是 指放大器抑制环境变化维持正常工作特性的能力。在设计中，绝对稳定系数K 必须大于1,放大器才能达到绝对稳定。 放大器的功率增益：对输入信号进行放大是放大器最重要的任务，因此在放大器的设计中增益指标的完成很是重要，而我们通常所说的增益主要指转换功率增益Go 放大器输入输出驻波比：驻波比反映了信源与晶体管及晶体管与负载之间的失配程度，所以设计时要求驻波比要保持在特定指标之下。 放大器的噪声：对放大器来说，噪声的存在对整个设计有重要影响，在低噪声的前提下对信号进行放大是对放大器的基本要求。 1.2低噪声放大器设计步骤 晶体管的选择、下载与安装； 直流分析； 偏置电路设计； 稳定性分析； 噪声系数圆和输入匹配； 匹配网络的实现； 原理图仿真。 1.3本次设计主要性能指标 中心频率fo=5.8GHz; 带宽B=300MHz; 增益G=15dB; 噪声系数Nf小于等于3dB; Zin=Zout=50Q o 1.4小结 本次对低噪声放大器的设计，使用Agilent 公司的高级设计软件ADS2009 仿
低噪声放大器设计指南 1．低噪声放大器在通讯系统中的作用 随着通讯工业的飞速发展，人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高，功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，我们知道，系统接收灵敏度的计算公式如下： S = -174+ NF+10㏒BW+S/N (1) min 由上式可见，在各种特定（带宽、解调S/N 已定）的无线通讯系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF，而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。 低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据，所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。 2． 低噪声放大器的主要技术指标： 2．1 噪声系数NF 噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即： out out in in N S N S NF //= 对单级放大器而言，其噪声系数的计算为： 222min |1)||1(||4opt s opt s n R NF NF Γ?Γ?Γ?Γ+= 其中 F min 为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的， Γopt 、Rn 和Γs分 别为获得 F min 时的最佳源反射系数、 晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。 对多级放大器而言，其噪声系数的计算为： NF=NF 1+(NF -1)/G 1+(NF -1)/G 1G +…… （4） 232其中NF n 为第n级放大器的噪声系数，G n 为第n级放大器的增益。 在某些噪声系数要求非常高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，常常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为： T e = T 0 ( NF – 1 ) （5） 其中T e 为放大器的噪声温度，T 0 =2900 K，NF为放大器的噪声系数。 NF(dB) = 10LgNF （6） 2． 2 放大器增益G： 放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值： G=P out / P in （7） 从式（4）中可见，提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态范围。 所以，一般来说低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。
设计报告 学生： 课题：带通滤波器的设计与仿真 目录
摘要 (3) 一平行耦合微带线滤波器的理论基础 (3) 二、平行耦合微带线滤波器的设计的流程图 (4) 三、设计的具体步骤 (5) 1、确定下边频和归一化带宽 (5) 2、在设计向导中生成原理图 (6) 3、平行耦合微带线带通滤波器设计 (7) 4、设计平行耦合微带线带通滤波器原理图 (8) 四、心得体会 (14) 五、参考文献 (14) 带通滤波器的设计与仿真
摘要: 介绍一种借助ADS( Advanced Des ign SySTem )软件进行设计和优化平行耦合微带线带通滤波器的方法，给出了清晰的设计步骤，最后结合设计方法利用ADS给出一个中心频率为2.4 GHz，相对带宽为9%的微带带通滤波器的设计及优化实例和仿真结果，仿真结果表明: 这种方法是可行的，满足设计的要求。 滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一。平行耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被广为应用的带通滤波器。 一、滤波器的介绍 （1）波器可以分为四种：低通滤波器和高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器 按照滤波器的制作方法和材料，射频滤波器又可以分为以下四种： （2）波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器 （3）滤波的性能指标： 频率范围：滤波器通过或截断信号的频率界限 通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起 阻带衰减：取通带外与截止频率为一定比值的某频率的衰减值 寄生通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带的一定外有产生新的通带 二、平行耦合微带线滤波器的理论基础 当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，分布参数不仅可以构成低通滤波器，而且可以构成带通和带阻滤波器。 平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。 平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，她是一种常用的分布参数带通滤波器。 当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。每条微带线的特性阻抗为Z 0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。 如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。
低噪声放大器 我们用的是搞电子迁移率晶体管ATF54143芯片进行低噪放的设计。设计目标： 工作频率2.4~2.5G ISM频段，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用。 噪声系数NF<0.7 增益Gain>15 驻波比VSWRin<1.5,VSWRout<1.5 设计制作： 安装晶体管器件，器件已经给大家。进入ADS主界面， 按上图操作，
找到并选中器件，安装。工程自动生成，可见下图 可以打开原理图看一下，其实就是此晶体管的封装。 再新建一个工程，名称随意，添加library，按照以下步骤：
选择add library definition file这个按钮，寻找一下刚才生成的工程的路径，进入寻找lib.defs 新建的工程里面也就添加了一个atf54143_dt，在此工程也就可以使用这个晶体管了。 新建原理图，图标，按照下图选择所需器件，右键单机，选择
place component，即可在原理图画出器件。 按下图画出原理图 可在中直接输入名称来超找器件，器件名称即 比较淡的可看作器件名，输入即可得到器
件。比如输入TERM，即可得到以前看到过的阻抗。 连接好器件后设置参数，DC_FET参数参数含义依次为起始栅极电压，终极栅极电压，栅电流值的采样点数目，初始漏-源电压，终止漏-源电压，漏-源电压值的采样点数目。 选择displaytemplate，按下按钮，选择参数 OK后记得到上一级界面按下ADD键，即添加了模版。 点击开始仿真，得到ATF54143的直流特性图。
从ATF54143的数据手册中可以读出其偏置电流曲线， Fmin 接近最小值，增益大约为16.3dB ，满足设计要求。那么晶体管的直流工作点就设为V 3=ds V ，mA 20=ds I 。 画偏置电路： 新建一个原理图，按照下图画出原理图。器件找寻方法见上文。
xxx研究生射频电路课程报告基于ADS的低噪放大器设计 学生：xxx 学号：xxx 指导教师：xxx 专业：电子与通信工程 Xxxxxx 二O一三年十一月
目录 (1) 1 引言 (2) 1.1低噪声放大器设计理论 (2) 1.2低噪声放大器设计步骤 (2) 1.3本次设计主要性能指标 (2) 1.4小结 (3) 2 低噪声放大器设计 (4) 2.1晶体管的选择和下载 (4) 2.2直流分析 (4) 2.3偏置电路的设计 (5) 2.4稳定性分析 (6) 2.5噪声系数圆和输入匹配 (8) 2.6最大增益的输出匹配 (12) 2.7匹配网络的实现 (14) 2.8原理图仿真 (15) 2.9小结 (15)
1.1 低噪声放大器设计理论 低噪声放大器的设计目标就是在选择适当的晶体管后，通过设计合适的输入输出匹配网络来达到极低的噪声系数的同时获得一定的增益，通常在设计中采用折中的方案来达到设计要求。在LNA的设计中，需要考虑的最重要的几个因素如下： 放大器的稳定性：设计射频放大器时，必须优先考虑电路稳定性。稳定性是指放大器抑制环境变化维持正常工作特性的能力。在设计中，绝对稳定系数K 必须大于1，放大器才能达到绝对稳定。 放大器的功率增益：对输入信号进行放大是放大器最重要的任务，因此在放大器的设计中增益指标的完成很是重要，而我们通常所说的增益主要指转换功率增益G。 放大器输入输出驻波比：驻波比反映了信源与晶体管及晶体管与负载之间的失配程度，所以设计时要求驻波比要保持在特定指标之下。 放大器的噪声：对放大器来说，噪声的存在对整个设计有重要影响，在低噪声的前提下对信号进行放大是对放大器的基本要求。 1.2 低噪声放大器设计步骤 晶体管的选择、下载与安装； 直流分析； 偏置电路设计； 稳定性分析； 噪声系数圆和输入匹配； 匹配网络的实现； 原理图仿真。 1.3 本次设计主要性能指标 中心频率fo=5.8GHz； 带宽B=300MHz； 增益G=15dB； 噪声系数Nf小于等于3dB； Zin=Zout=50Ω。
CDMA 基站中低噪声放大器设计 随着移动通信的普及,移动通信设备商之间竞争也更加激烈;各大通信巨头为了抢夺市场,不断提高基站的性能,降低基站的价格;低噪声放大器是基站接收机的第一级,图1 是典型的基站结构示意图,从图中可以看到低噪声放大器位于接收机的最前端,因此对基站接收机来说,低噪声放大器是十分关键的部件,它直接影响到整个接收链路的信噪比,对提高基站灵敏度有决定性影响。安捷伦公司的 A TF54143 是一种增强型伪高电子迁移率晶体管,不需要负栅极电压,与耗尽型管相比较,可以简化排版而且减少零件数,该晶体管最显着的特点是低噪声,并具有高增益、高线性度等特性,他特别适用于工作频率范围在450 MHz ～6 GHz 之间的蜂窝/ PCS/ WCDMA 基站、无线本地环路、固定无线接入和其他高性能应用中的第一阶和第二阶前端低噪声放大器电路中。图 1 基站结构示意图 1 仿真设计本文采用安捷伦公司的 A TF54143 设计低噪声放大器,该低噪声放大器主要指标为: 在810～850 MHz 范围内达到增益大于17 dB ,噪声系数小于018 ,输入回波损耗大于15 dB ,输出回波损耗大于12 dB ,输出三阶交调系数大于27 dBm。1.1 晶体管模型低噪声放大器通常会在源极加电感来增加稳定性,稳定性设计对于任何放大器都是必需的,没有设计成绝对稳定的放大器不能应用到产品中去的;影响低噪声放大器稳定性的因素有很多,其中源极电感是其中之一。图2 是未加源极电感的FET 晶体管的等效原理图。图2 未加源极电感的FET 等效原理图由图可知输入等效阻抗的表达式为式(1) :图3 是加上源极电感的FET 等效原理图。图3 添加源极电感的FET 等效图从原理图中可知输入等效阻抗表达式(2) 为:加入源极电感不仅改善稳定性,也能改善输入输出匹配与噪声系数,是设计低噪声放大器非常重要的方法。1.2 电路原理图根据原理图,利用ADS 对电路进行S 参数仿真,为了提高仿真的准确性,电路元器件都采用了厂商提供的等效模型,同时将Rogers 的板材特性参数代入微带线模型中。图4 是用于ADS 的仿真原理图。图4 仿真原理图通过ADS 仿真及最后的实际电路测试,我们发现该低噪声放大器能够较好的满足设计要求。图5是实际测试结果图。图中可以看出,实际测试数据与仿真结果比较一致。1.3 仿真测量结果根据技术指标要求,利用安捷伦的高级设计系统软件仿真了工作频段在810～850 MHz 范围的低噪声放大器,采用ROGES 公司的高频线路板,介电常数为3148 ,厚度为20 mil ;仿真结果如图,从仿真2 低噪声放大器的调试结果按照仿真结果,制成了PCB 样板并通过网络分析仪测试S 参数与噪声测试见图6 。图5 是低噪声放大器的实物图。表 2 是实测数据,从实测数据中可以看到,低噪声放大器是绝对稳定的,且在带内增益达到1815 dB 以上,输入回波损耗20 dB 以上,输出回波损耗为15 dB 左右, 噪声系数维持在0185 dB ,实测数据与仿真数据并无太大差异,这也证明了仿真方法的正确性。结果可以看出低噪声放大器的增益大于18 dB ,噪声系数小于018 ,输入回波损耗大于15 dB ,输出回波损耗大于12 dB。表1 仿真数据2 低噪声放大器的调试结果按照仿真结果,制成了PCB 样板并通过网络分析仪测试S 参数与噪声测试见图6 。图5 是低噪声放大器的实物图。表2 是实测数据,从实测数据中可以看到,低噪声放大器是绝对稳定的,且在带内增益达到1815 dB 以上,输入回波损耗20 dB 以上,输出回波损耗为15 dB 左右, 噪声系数维持在0185 dB ,实测数据与仿真数据并无太大差异,这也证明了仿真方法的正确性。表2 实测数据图5 低噪声放大器实物图6 低噪声放大器S 参数测量图从测试结果来看,低噪声放大器的指标已基本符合CDMA 基站对第一级放大器的要求,考虑到实际应用中电子产品的特性会随环境温度变化而变化,因此对低噪声放大器进行温度特性测试是下一步工作,也是设计产品不可缺少的一环。3 结束语低噪声放大器是基站接收机中的关键器件之一; 本文采用安捷伦公司的先进设计系统与A TF54143 ,通过对噪声系数与输入回波损耗的折中设计,进行共轭匹配,成功设计出低噪声放大器。其工作频段的性能参数为:噪声系数为0185 ,P1 dB约为16 dBm ,输入回波损耗大于20 ,输出回波损耗大于14 ,增益保持在18 dB 以上。得到了最终的版图并且
低噪放培训材料 1、低噪放的组成及其工作原理。 2、低噪放性能指标的分析。 3、典型低噪放电路图讲解。 4、电路的调试及维修。 1.1、低噪放的作用 所谓低噪放就是噪声系数很低的放大器，它位于射频接收链路的第一级。射频接收 系统的一个基本设计目标就是要让整个接收链路的噪声系数最小。而整个接收链路的很大基本由第一级放大器决定。第一级放大器的噪声系数越小，增益越大则整个接收链路的噪声系数就越小。 而噪声系数的大小直接影响到接收机的灵敏度的好坏。 目前公司低噪放设计采取两种方案： 1、平衡式（早期） 2、单链路式（降成本） 模块类型： 1、单入单出 2、单入双出 1.2、低噪放的组成部分 该电路可划分为三个小单元:电源处理电路、CPU 处理电路、射频(RF)链路。 ● 实现与上位机的RS485通信接口、输入信号功率检测、模块增益调节和自动电平控 制(ALC)。 ● 变频器的基本组成部分 ● 低噪放方框示意图： 1.3、低噪声设计部分 ● 系统总的噪声系数可以通过单级噪声系数和增益计算。 ● 根据噪声系数的级连公式： Fsys=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/G1G2+...(Fn-1)/G1G2...Gn-1 (其中Fsys 为n 级串联成的系统的总噪声系数、Fn 为第n 级的噪声系数、Gn 为第n 级的增益。) R F O U T d e t e c t o r
由此可见，整个放大器的噪声系数主要由第一级和第二级所决定。具有低噪声和高增益的第一级和第二级放大器的设计是整个低噪声放大器设计的难点。 所以，各类低噪放模块在第一级采用噪声系数好的放大器，ALC 限制必须放在第二级放大器后面. 1.4、ALC 部分 ● 所谓的ALC 就是自动增益电平控制 ，是针对由于器件本身变化,环境引起工作点变 化等,在电路中加入的稳定电平的电路.在一定范围内,ALC 电路自动纠正偏移的电平回到要求的数值。 ● ALC 在低噪放上的应用：调整低噪声放大器的增益,在保证信噪比的情况下,自动调 整接收通道的增益,使得在大信号电平环境下接收机不至于饱和造成性能下降,小信号的时候又能保证信噪比并能正确的解调。防止输入信号过大，从而限制功放的输出功率,保证线性指标不会恶化的同时避免过大的激励使功放损坏。 1.4.1、ALC 实现电路 ● ALC 实现电路框图： 1.5、ATT 和输入功检的实现 ATT 的实现： ATT 的实现主要是有数控衰减芯片实现，有串行和并行控制两类芯片。目前低噪放采用的并行芯片HMC273，通过设置各控制脚位高低电平进行控制。（另外，比如衰减器采用串行芯片PE4306)。 输入功检实现方法： 由于对成本的考虑，输入功检的实现数据直接由末级输出功检采集。通过采集到输出信号功率扣掉模块增益从而得到模块的输入功率。（当ALC 起控或ATT 由衰减时，cpu 会相应将该数据进行运算处理） 提纲 1、低噪放的组成及其工作原理。 2、低噪放性能指标的分析。 3、典型低噪放电路图讲解。 A D 8314
低噪声放大器设计指南 文件标识：基础知识 当前版本： 1.0 作者：刘明宇 日期：2006.12.2 审阅\修改： 修改日期： 文件存放： 版本历史 版本作者日期修改内容 盖受控章 除非加盖文件受控章，本文一经打印或复印即为非
1．低噪声放大器在通讯系统中的作用 随着通讯工业的飞速发展，人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高，功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，我们知道，系统接收灵敏度的计算公式如下： S = -174+ NF+10㏒BW+S/N (1) min 由上式可见，在各种特定（带宽、解调S/N 已定）的无线通讯系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF，而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。 低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据，所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。 2． 低噪声放大器的主要技术指标： 2．1 噪声系数NF 噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即： out out in in N S N S NF //= 对单级放大器而言，其噪声系数的计算为： 222min |1)||1(||4opt s opt s n R NF NF Γ?Γ?Γ?Γ+= 其中 F min 为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的， Γopt 、Rn 和Γs分别为获得 F min 时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。 对多级放大器而言，其噪声系数的计算为： NF=NF 1+(NF -1)/G 1+(NF 3-1)/G 1G + (4) 22其中NF n 为第n级放大器的噪声系数，G n 为第n级放大器的增益。 在某些噪声系数要求非常高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，常常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为： T e = T 0 ( NF – 1 ) （5） 其中T e 为放大器的噪声温度，T 0 =2900 K，NF为放大器的噪声系数。 NF(dB) = 10LgNF （6） 2． 2 放大器增益G： 放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值： G=P out / P in （7） 从式（4）中可见，提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪
基于ADS的微带滤波器设计 微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。1 微带滤波器的原理微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。2 滤波器的分类最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及椭圆型等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。3 微带滤波器的设计指标微带滤波器的设计指标主要包括：1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。 2带宽（Bandwidth）：通带的3dB带宽（flow—fhigh）。3中心频率：fc或f0。4截止频率。下降沿3dB点频率。5每倍频程衰减（dB/Octave）：离开截止频率一个倍频程衰减（dB）。 6微分时延（differential delay）：两特定频率点群时延之差以ns计。 7群时延（Group delay）：任何离散信号经过滤波器的时延（ns）。8插入损耗（insertion loss）：当滤波器与设计要求的负载连接，通带中心衰减，dB 9带内波纹（passband ripple）：在通带内幅度波动，以dB计。10相移（phase shift）：当信号经过滤波器引起的相移。 11品质因数Q（quality factor）：中心频率与3dB带宽之比。 12反射损耗（Return loss） 13形状系数（shape factor）：定义为。 14止带（stop band或reject band）：对于低通、高通、带通滤波器，指衰减到指定点（如60dB点）的带宽。工程应用中，一般要求我们重点考虑通带边界频率与通带衰减、阻带边界频率与阻带衰减、通带的输入电压驻波比、通带内相移与群时延、寄生通带。前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)；输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小；群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为 dU/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真；寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。4 微带滤波器的设计本小节设计一个微带低通滤波器，滤波器的指标如下：通带截止频率：3GHz。通带增益：大于-5dB，主要由滤波器的S21参数确定。阻带增益：在4.5GHz以上小于-48dB，也主要由滤波器的S21参数确定。通带反射系数：小于-22dB，由滤波器的S11参数确定。在进行设计时，我们主要是以滤波器的S参数作为优化目标。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及增益、衰减全都表现在S21(S12)随频率变化的曲线上。S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。了解了滤波器的设计原理以及设计指标后，下面开始设计微带低通滤波器。4.1建立工程新建工程，选择【File】→【New Project】，系统出现新建工程对话框。在name栏中输入工程名：microstrip_filter，并在Project Technology Files栏中选择ADS Standard：Length unit——millimet，默认单位为mm，。单击OK，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。4.2原理图和电路参数设计工程文件创立完毕后，下面介绍微带低通滤波
一种低噪放多级匹配网络的设计与仿真 发表时间：2017-12-30T18:40:27.210Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：贺俊茂陆磊 [导读] 摘要：随着科学技术的不断发展，我国人民的生活因此发生了翻天覆地的变化。 （陕西烽火电子股份有限公司陕西宝鸡 721006） 摘要：随着科学技术的不断发展，我国人民的生活因此发生了翻天覆地的变化。其中通讯方面的变化是尤其迅速且明显的。现在无线电通讯技术已经发展到了一定的水平，而且在航空航天、军事、农业等多种领域中的应用也相对比较完善了。低噪声放大器、功率放大器等都是无线通讯系统中非常重要的一部分构建，所以对于她们的研究我们必须加以重视，否则应用无线电技术的这几个行业的发展也会在不同程度上受到影响。但事实匹配网络是其中比较重要的问题，因为匹配网络直接会影响到低噪放的增益、噪声系数、宽带等重要指标。但是这些指标的控制管理在它的设计和仿真过程中，所以本文中我们就将针对一种低噪放多级匹配网络的设计和仿真进行深入的探讨研究来帮助大家很好地认识低噪放多级匹配网络相关方面的知识。 关键词：低噪声放大器；匹配网络；噪声系数；设计；仿真 无限通讯系统中各个部件对于整体运行的影响都是不容忽略的，但是对于这些部件的主要研究方向还应该是匹配网络的问题，网络匹配直接影响通讯系统运行的的质量，所以对于各个行业的发展的影响也是不容小觑的，我们应该加以重视，才能更好地促进我国通讯系统的发展。低噪放多级匹配的设计仿真环节就是其中非常重要的一个过程，可以直接影响最终的通讯效果，所以接下来我们就来具体探讨分析一下。 一.低噪放多级匹配网络设计开发的必要性 现在通讯技术虽然已经发展到一定的水平，但其实通讯质量还是受到很多因素的影响，所以要保证通讯技术的发展，对于其中各种部件的网络匹配问题就应该加以关注。但是之前的网络匹配技术已经不能满足人们对于现在通讯质量的高要求了，所以我们要进行低噪放多级匹配网络的设计开发，这种技术可以更好地保障通讯技术的发展和提高。 二.低噪放多级匹配网络的设计 低噪放多级匹配网络的设计现在已经成为保障通讯质量的一种有利方法，但是我们在设计中究竟应该应用怎么样的设计才能达到更好的效果。接下来我们就来认真的探讨分析一下，各种低噪放多级匹配网络设计方法的不同之处。 （一）单向设计 低噪放多级匹配网络设计中比较原始的一种设计就是单向设计。这种设计也是使功率增益最大化使用共轭匹配。这种匹配虽然比较简单也可以在一定程度上达到通讯的目的，但是各个网络匹配之间互相影响非常大，通讯质量就会受到很大的影响。设计指标的准确度也会因此受到很大的影响，最终优化仿真方面的工作负担也会因此加重，所以现在各种通讯系统中单向设计的应用现在逐渐被别的设计所取代了。 （二）常规双向设计 相较于单向设计，常规的双向设计现在的应用是相对比较多的，因为这种设计可以更好地保证通讯质量。因为它同时设计了IMN和OMN可以很好地避免单项设计中匹配指标退化的缺点。但是相较于单向设计，常规双向设计中涉及到的指标以及内容都是非常复杂的，因为它需要对双向设计中的噪声增益等方面分别进行处理操作起来不太便利的，而且是比较复杂的。所以双向设计也不是一种完美的办法。 三.最佳阻抗匹配仿真法 单向设计和双向设计都有一定的缺陷不能满足现在人们对于通讯质量的高要求，以及通讯质量处理器使用的简捷性。但是最佳阻抗匹配仿真法可以很好地解决这一问题。这种方法综合考虑到了多重因素比如：反射系数、噪声系数、输出绝对功率和稳定性等多方面的指标。并经过设置优化参数、设置优化目标、优化仿真等步骤进行匹配网络。这种方法相较于前两种方法既避免了单向设计中匹配网络之间的相互影响又简化了整个环节是一种两全其美的好办法，所以现在在通讯系统部件的匹配网络中应用是相对比较多的。 四.低噪放多级匹配网络的设计与仿真过程分析 上文中我们了解了低噪放多级匹配网络设计和仿真中设计方法之间的不同之处，最终也确定了到最佳阻抗匹配仿真法在通讯系统应用的适用性。那么整个低噪放多级匹配网络的设计与仿真过程是怎样的呢？接下来我们认真的了解一下。 （一）了解低噪放的基本结构 我们要对低噪放进行匹配网络，首先我们必须对他都基本结构有所了解，这样我们才可以更加游刃有余地进行匹配网络。因为低噪放中有一些放大器所以部件分为一级、二级、三级的这些不同级别进行工作所需的网络设置也是有所不同的，所以我们必须根据不同的情况需求来进行网络匹配。不同情况的分析有来自我们对于低噪放运行情况的分析，所以我们必须对低噪放的基本构造有一个深入的了解，这样才可以精确定位，完成最终的匹配网络的工作。当然网多级放大器的稳定性也是需要保证的，这样我们的定位工作才能受到更小的影响，情况评估也会更加精确。 （二）输入匹配网络设计 首先我们应该先进行第一级网络匹配，在这一过程中要进行优化目标。优化目标中也有主优化目标和附加优化目标都应该加以注意。在第一级网络匹配中对于噪声系数的参考是比较多的，所以应该尽可能保证较小的噪声系数，同时增益也应该加以兼顾。 （三）中间级和输出级网络匹配的设计 因为部件中各类放大器一般是分为三级的，所以第一级匹配网络之后，我们就应该考虑中间级和输出级的网络匹配设计。设置方法与第一级大致相同，但是为了获得良好的线性度，直流偏置点有所不同。 （四）仿真结果分析和讨论 应用最佳阻抗匹配仿真法之后，因为各类指标系数是比较固定的。所以对仿真结果对比发现噪声系数、输入反射系数、输出反射系数等都是非常符合标准的。这也进一步证明了最佳阻抗匹配仿真方法基本满足了人们的设计要求，是比较适用的。 五.小结 现在是信息化时代，通讯系统在各个领域中的应用都是非常深入的，对各个行业的发展起着非常重要的作用，所以提高通讯质量是现在人们对于通讯系统的普遍要求。而对于通讯质量影响比较大的就是通讯系统中各类部件的网络匹配问题，所以本文中我们对其中低声放