低噪放设计

ADS软件基本操作
01
创建新工程
通过菜单栏或工具栏选择“文件”->“新建”->“工程”，命名并选
择工程保存位置。
02 03
创建电路图
在工程浏览器中右键单击“Circuit Design”文件夹，选择“New”>“Circuit Design”，命名并选择保存位置。在电路图编辑器中绘制 电路图，使用元件库添加元件符号，并连接电路。
菜单栏包含文件、编辑、视图、仿真 等常用命令。
工具栏提供了常用命令的快捷方式， 方便用户快速执行操作。
工程浏览器用于管理工程文件和电路 元件，方便用户组织和查找相关资源。
电路图编辑器用于绘制和编辑电路图， 支持多种元件符号和连线方式。
仿真结果显示窗口用于显示仿真结果 和分析数据，支持多种图表和报告输 出。
03 低噪声放大器设计基础
低噪声放大器概述
01
低噪声放大器是一种电子器件， 用于放大微弱信号，通常用于接 收机前端，提高信号的信噪比。
02
低噪声放大器通常采用晶体管作 为放大元件，通过合理的设计和 匹配电路，实现低噪声、高线性 度和宽频带放大。
低噪声放大器设计原理
01
02
03
04
低噪声放大器设计主要关注噪 声系数、增益和线性度等性能
设置仿真参数
在仿真结果显示窗口中设置仿真参数，如仿真类型、扫描参数、收敛方 法等。
ADS软件基本操作
运行仿真
点击仿真结果显示窗口中的 “Simulate”按钮，开始运行仿真 。仿真完成后，结果将显示在仿真结 果显示窗口中。
分析仿真结果
可以使用仿真结果显示窗口中的图表 和报告工具对仿真结果进行分析和评 估。根据需要调整电路参数或重新进 行仿真，以达到最佳性能。

应该 按照噪 声最佳 来进行设 计 。为了得 到较高 的功率增 益和较 好的输 出驻波 比，输 出 匹配
电路则 采用共 扼匹 配。输入 匹配 电路 在达 到最佳 噪声 时 ，放 大器 的输入 阻抗未 必恰好 与信 号源 阻抗 匹 配 ，因而 功率 放 大倍 数不 是最 大 。设 计 放大 器 时 ，首先 考虑 的是 噪声 尽可 能
噪 声 ｇａ ４ Ｉ ． ． ｔ￣－ｏ９ Ｂ．增益 大 ＂３ ｄ － ｄ Ｉ ０
低 噪声 放 大 器 主要 功 能 是将 来 自天 线 的低 电压 信 号 进行 小 信 号 放大 。前 级 放大 器 的
噪声 系 数对 整个 微 波 系统 的噪声 影 响最 大 ，它 的增益 将 决定 对后 级 电路 的噪声 抑制 程 度 ．
Ｏ八 一 科 技
Ｓ波 段 低 噪 放 设 计
・ ３・ ３
Ｓ 波 段 低 噪 放 设 计
田耕 郑光 华 杨 玻
６ １３） １７ １
（ 中国兵器 装备 集 团成都 火控 技术 中心 成都
摘
要 ：本 文使 用Ａ 设 计 并制 作 了Ｓ 段 的 低噪 声放 大 器 。在 整 个 频段 内 Ｄｓ 频 噪声 系数 增益
Ｏ八 一科技
Ｓ波段低 噪放 设计
用 Ａ Ｓ 进行 低 噪声放 大器 的仿真 与 优化 设计 。 Ｄ
２ 主 要 技 术 指 标
（ ）工作 频 率 ： Ｓ频 段 １
（ ）噪声 系数 ： ≤０９ Ｂ ２ ．ｄ
（ ）增益 ： ３ ≥３ Ｂ Ｏｄ （ ）增益 平坦 度 ：≤± ．ｄ ４ Ｏ７ Ｂ
（ ）输 入输 出阻抗 ：５ １ ５ ０２
低 。其 次才考 虑增益 的问题 。因此 。牺牲一 点增益 来换取 噪声 系数 的降低 是必 要的 ，两者 之间应 该取 一个 合适 的折 中 。Ｌ Ａ 采用 两级放 大 的方 式来 实现 。为使 放 大器 具有 更低 的 Ｎ 噪声 。第一 级 的工 作 点应 根据 最 小噪 声 系数来 选 取最 佳 的工 作 电流 。为 保 证有 足够 的增

ansysdesigner8低噪放设计一、概述在电子设备中，噪声是一个常见的问题，特别是在放大器设计中。

为了解决这个问题，ANSYS Designer 8提供了一种低噪声放大器设计的解决方案。

本文将详细探讨如何使用ANSYS Designer 8进行低噪声放大器设计。

二、低噪声放大器的原理低噪声放大器是一种能够在放大信号的同时尽量减小噪声的放大器。

在设计低噪声放大器时，需要考虑以下几个方面：1. 前端放大器的设计前端放大器是低噪声放大器的核心部分，它负责放大输入信号并尽量减小噪声。

在ANSYS Designer 8中，可以使用各种电路元件和模块来设计前端放大器，如晶体管、电容和电感等。

2. 信号传输线的设计信号传输线在低噪声放大器中起到了关键的作用。

为了减小噪声的干扰，需要设计合适的传输线，如微带线或同轴电缆等。

3. 电源噪声的抑制电源噪声是低噪声放大器中常见的问题之一。

为了抑制电源噪声，可以使用滤波器、稳压器等电路元件来减小噪声的干扰。

三、ANSYS Designer 8的功能ANSYS Designer 8是一款功能强大的电子设计自动化工具，它提供了一系列的功能来帮助设计低噪声放大器。

1. 电路仿真ANSYS Designer 8可以对设计的低噪声放大器进行电路仿真，以评估其性能。

通过仿真，可以分析放大器的增益、带宽和噪声等参数，并进行优化。

2. 参数优化ANSYS Designer 8提供了参数优化功能，可以根据设计要求自动调整电路参数，以达到最佳的性能。

通过参数优化，可以实现低噪声放大器的最佳设计。

3. 噪声分析ANSYS Designer 8可以进行噪声分析，以评估低噪声放大器的噪声性能。

通过噪声分析，可以了解噪声源的贡献，并采取相应的措施来减小噪声。

4. PCB布局ANSYS Designer 8还提供了PCB布局功能，可以帮助设计人员进行电路布局，以减小噪声的干扰。

通过合理的布局，可以有效地减小电路中的噪声。

ansysdesigner8低噪放设计【原创实用版】目录1.ANSYS Designer 8 低噪放设计概述2.设计流程与方法3.设计要素与技巧4.设计实例与结果分析5.总结与展望正文【ANSYS Designer 8 低噪放设计概述】ANSYS Designer 8 是一款专业的电子设计自动化（EDA）软件，广泛应用于各种电子设备的设计与分析。

低噪放设计，即低噪声放大器设计，是该软件在射频微波领域中的一个重要应用。

通过 ANSYS Designer 8，工程师可以轻松地完成低噪放设计的各个环节，从而实现性能优异的低噪声放大器。

【设计流程与方法】低噪放设计的基本流程可以分为以下几个步骤：1.需求分析：明确设计的目标和性能指标，如增益、噪声系数、输入输出阻抗等。

2.方案选择：根据需求分析，选择合适的放大器架构，如线性放大器、反馈放大器等。

3.元器件选型与布局：根据设计方案，选择合适的元器件，并进行合理的布局。

4.参数优化：通过调整元器件参数，优化放大器的性能。

5.仿真验证：对设计方案进行仿真验证，以确保放大器性能满足需求。

6.测试与调试：对实际制作出的放大器进行测试与调试，以验证其性能。

【设计要素与技巧】在进行低噪放设计时，以下几个要素和技巧需要特别注意：1.选择合适的放大器架构：不同的放大器架构对性能影响很大，应根据需求选择最合适的架构。

2.选用高品质元器件：元器件的性能直接影响放大器的性能，应选择性能优良、可靠性高的元器件。

3.合理布局：良好的布局可以减小信号干扰，提高放大器性能。

4.参数优化：通过调整元器件参数，可以有效提高放大器性能，但需要注意避免过度优化。

5.仿真验证：仿真验证是设计过程中非常重要的一环，可以及时发现问题，避免盲目制作实际产品。

【设计实例与结果分析】假设我们需要设计一款增益为 20dB，噪声系数为 2dB，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为 50Ω的低噪声放大器。

通过 ANSYS Designer 8，我们可以按照以下步骤完成设计：1.创建项目，导入所需元器件库。

一个使用并联电阻反馈和系列感性调峰技术的小型宽带CMOS低噪声放大器摘要宽带低噪声放大器（LNA）利用分流电阻反馈和系列电感调峰技术达到宽频带内的输入匹配，功率增益和平滑的噪声系数（NF）响应。

此宽带低噪声放大器（LNA）是使用0.18米CMOS技术来实现的。

测量结果表明功率增益大于10 dB，从2到11.5 GHz的输入回波损耗低于10 dB。

三阶输入截点IIP3为+3 dBm，和带外NF范围从3.1至4.1分贝。

结果发现模拟与实测数据非常吻合，归因于与以往的设计相比此电路所需的被动元件数量更少。

此外，电路片的品质因数为190（MW每平方毫米），这在所有先前报道的以CMOS为基础的宽带低噪声放大器（LNA）中是最好的。

关键词CMOS，反馈，低成本，低噪声放大器（LNA），系列调峰，小芯片尺寸，宽带。

一·概述宽带系统最近获得关注是由于其高速的数据传输能力，所谓的超宽带（UWB）技术提供了频率在3.1到10.6 GHz有吸引力的高速无线信号的方案。

为了与天线和预选择滤波器接口匹配，低噪声放大器（LNA）在3.1到10.6 GHz的整个波段的输入阻抗应该接近50Ώ。

到现在为止，已经提出了许多为UWB LNA设计的宽带技术。

分布式放大器（DA）是广泛应用于宽带的技术，由于其固有的宽带频率响应伴随着良好的输入和输出阻抗匹配线性下降到DC。

然而，到目前为止，它的高功耗和芯片面积大，阻碍了其广泛应用[1][2]。

最近一个具有输入带通响应的宽带阻抗匹配的级联CMOS低噪声放大器已被报道[3]。

带通滤波器（BPF）基于拓扑结构采用了级联的输入阻抗放大器作为滤波器的一部分。

然而，在采用的滤波器输入端需要许多电抗性元件，这就不可避免地导致更大的芯片面积和噪声系数（NF）从而造成芯片实现的退化。

一个有效的方式来实现小功耗的宽带匹配和芯片面积为共栅输入拓扑结构。

然而，据报道共栅LNA具有较低的增益和比共源放大器更高的噪声系数[4]。

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。

低噪声放大器设计报告学生姓名：李江江学号：201221040234 单位：物理电子学院一、技术指标：频率：5.25 GHz~5.55 GHz 噪声系数：小于0.5 dB (纯电路噪声系数不考虑连接损耗)增益：大于20dB 增益平坦度：每10MHZ带内小于0.1dB输入输出驻波比：小于2.0 输入输出阻抗：50二、理论分析低噪声放大器(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,其噪声系数(NF)直接反映接收机的灵敏度。

随着通讯、雷达技术的发展,对微波低噪声放大器也提出了更为严格的要求。

利用微波电路CAD设计软件,结合可靠的LNA设计理论来进行电路设计，可以避开复杂的理论计算,极大地提高设计准确性和效率，有效缩短研制周期,降低成本。

( A D S ) 软件是A g i l e n t 公司在H P E E S O F 系列E D A 软件基础上发展完善的大型综合设计软件，它功能强大，能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计，广泛应用于通信、航天等领域，是射频工程师的得力助手。

本文着重介绍如何使用ADS 进行低噪声放大器的仿真与优化设计。

LNA的性能指标主要是噪声系数、增益、工作频带、电压驻波比和带内平坦度等，尤其是噪声系数和增益对整机性能影响较大。

要实现理想功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配,这就需要插入匹配网络。

放大管存在最佳源阻抗Zsop,t LNA的输入端应按Zsopt进行匹配,此时放大器的噪声系数为最小。

而为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比,输出端则采用输出共轭匹配。

如果增益不够，则需要采用多级放大电路。

原则上前级放大器相对注重噪声系数性能，后级放大器则相对注重增益性能。

也就是说，输出端口和级间针对增益最大和平坦度进行匹配电路设计。

LNA低噪声放大器的主要指标如下：1.工作频率与带宽2.噪声系数3.增益4.放大器的稳定性5.输入阻抗匹配6.端口驻波比和反射损耗三、设计过程：（1）直流分析晶体管S 参数的测量并确定工作点。

增益正比：①跨导 gm ---决定于静态工作点
②负载，一般 50Ω---单级放大增益不会太高
负载形式：① LC谐振回路---谐振阻抗
②集中参数滤波器（ 50Ω）---阻抗要匹配
（5）增益控制 通过检测接收信号电平自动改变增益，信号强减小增益 信号弱增益变大
方法：①自适应改变工作点 ②自适应改变负反馈量
（6）输入阻抗匹配 放大器与信源匹配方式：①噪声系数最小---噪声匹配
②功率传输最大---共轭匹配 匹配网络：①纯电阻网络---适用于宽带放大，但功耗和噪声大
②纯电抗网络---宽窄带均适用，不增加噪声、功耗小 匹配形式： ① 共源(射)组态---输入电阻很大
匹配简单，并联所需电阻即可，但噪声增大
② 共栅(基)组态---输入阻抗 ≈ 1 gm，改变偏置即可实现匹配
失配状态下功率传输有损耗---称为回波损耗
回波损耗： RL(dB) = −20 log Γ
5.4.2 双端口网络S参数
1. 双端口网络S参数定义 S 参数方程：
端口1 入射波
正向传输
端口2 入射波
{ V1r = S11V1i + S12V2i V2r = S V 21 1i + S V 22 2i
= V2r V2i
= S22
+ S12 S21ΓS 1 − S11ΓS
单端口网络 Γ = Vr /Vi = S 电压驻波比 VSWR 的定义： VSWR = 1+ Γ
1− Γ
电压驻波比/反射系数---衡量信源与负载匹配状态的参数
通常 0 ≤ Γ ≤ 1， 1 ≤ VSWR ≤ ∞
由 Γ = ZL − Z0 ZL + Z0
VSWR = 1+ Γ 1− Γ

ADS设计低噪声放大器详细步骤低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中一个重要的组成部分，其功能是将接收到的微弱信号放大，以便后续的处理和解调。

设计低噪声放大器需要考虑多个因素，包括噪声系数、增益、带宽、稳定性等。

下面是一个详细的设计步骤，用于设计低噪声放大器。

1.确定设计规格：a.确定工作频率范围：通常情况下，设计LNA需要确定工作频率的范围，以便选择合适的器件和电路结构。

b.确定增益和噪声系数要求：根据系统需求，确定LNA的增益和噪声系数的要求。

一般来说，增益越高，噪声系数越低，但二者之间存在一定的折衷关系。

2.选择器件：根据设计规格，选择适当的射频器件。

常见的射频器件包括双极性晶体管（BJT），高电子迁移率晶体管（HEMT），甲乙基氮化镓场效应晶体管（GaAsFET）等。

3.确定电路结构：根据选择的器件和设计规格，确定LNA的电路结构。

常见的LNA电路结构包括共源极结构、共栅极结构和共基极结构。

根据不同的结构，可以实现不同的增益和噪声系数。

4.进行器件参数提取：使用器件模型，从所选器件中提取器件的S参数（散射参数）、Y参数（混合参数）等。

这些参数将在后续的仿真和优化中使用。

5.进行电路仿真：使用电路仿真软件（如ADS，Spectre等），根据设计的电路结构和选取的器件参数，进行电路的仿真。

可以通过改变电路参数和器件参数，来优化电路的性能。

6.进行电路优化：在仿真过程中，可以进行电路参数的优化。

优化的目标可以是噪声系数、增益、带宽等。

通过反复地优化，寻找最佳的电路参数。

7.器件布局和仿真：根据优化后的电路参数，进行射频电路的布局设计。

布局需要考虑信号和功率的传输、射频电感和电容的布线、射频耦合以及射频接地等因素。

8.器件特性提取：根据布局后的射频电路，提取各个节点的特性参数，如增益、输入输出阻抗、稳定性等。

9.进行电路仿真验证：使用仿真软件进行电路的验证，比较仿真结果与设计目标的一致性。

Cb 为基区扩散电容
5） C
C 0 VBC 1 0
n
反偏集电结电容
6） 7）
Ccs 集电结与衬底间的势垒电容
rbb ' 、ree 、 rcc 为各极的体电阻
大倍数下降为 1 时的频率
8） 特征频率 fT 定义为共射输出短路电流放
gm gm fT 2 (C C ) 2 C
3） 有源偏置电路
有源偏置电路具有相 当出色的温度稳定性，但 同时也带来了元件数目增 多，电路结构复杂等缺点。 在放大器的温度稳定性要 求比较高的时候，可以考 虑采用这种偏置电路。
有源偏置电路
3）传输线偏置电路
传输线偏置电路
传输线偏置法可以抑制偶次谐波，并且还可以 改善放大器的稳定性。
固定基流偏置电路
IIP3
Input VSWR
－11.1dBm
1.5
－3dBm
1.2
Output VSWR
隔 离
3.1
21dB
1.4
21dB
从表中可以看出，低噪声放大器的主要指标为： 噪声系数 增益 线性范围
输入输出阻抗的匹配
功耗
输入输出的隔离
以上各项指标并不独立，是相互关联的，在 设计中如何折中，兼须各项在指标，是设计的 重点也是难点。
C gd ---漏极与源极电容
rG 、 rS 、 rD 分别为各极的欧姆电阻，rds 是漏源电
阻， R 是串联栅极电阻 i
对于GaAs FET ，这些参数的典型值为
Ri 7
C gs 0.3 pF
rds 400 Cds 0.12 pF
gm 40mS
C gd 0.01 pF
基极分压射极偏置电路

1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.230 1.259 6.825 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 10
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
15
等噪声源、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入 匹配电路的依据。
低噪声放大器设计的依据与步骤 16
依据： 1. 满足规定的技术指标 噪声系数（或噪声温度）；功率增益；增益平坦度；工作频 带；动态范围 2. 1. 2. 3. 4. 5. 输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为50 放大器级数 晶体管选择 电路拓朴结构 电路初步设计 用CAD软件进行设计、优化、仿真模拟 步骤：
9
放大器技术指标— 放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗
9
低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电 路是按照噪声最佳来设计的，其结果会偏离驻波比最 佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。 此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益 特性大体上都是按每倍频程以6dB规律随频率升高而 下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹 配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下， 只能采用低频段失配的方法来压低增益，以保持带内 增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升 高。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
14
输入、输出不匹配时，增益将下降。因为负载 是复数，有可能在不同的负载下得到相同的输 出，经分析在圆图上，等增益线为一圆，这个 圆叫等增益圆。 当输入匹配电路不能使信源反射系数ΓS和最佳反

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。

1 高输入阻抗
低噪声放大器具有高输入阻抗，能够最大限 度降低对信号源的负载影响。
2 高增益
低噪声放大器能够提供高增益，有效放大信 号并降低噪声。
3 宽带
低噪声放大器具有宽带性能，能够处理多种 频率范围内的信号。
4 低噪声
低噪声放大器通过优化电路设计和使用低噪 声元件，降低放大器的噪声水平。
低噪声放大器的应用
低噪声放大器的常用技术
原型技术
通过建立原型进行实验和测试，验证设计的有 效性。
数字技术
应用数字电路设计和信号处理算法，提高放大 器的灵活性和可调节性。
模拟技术
利用模拟电路设计方法，优化放大器的性能和 噪声特性。
射频电路板设计
考虑高频特性和电磁兼容性，设计满足射频要 求的电路板。
低噪声放大器的特点
设计案例分享
设计案例一
韦尔奇放大器设计：通过反馈控 制实现低噪声和高增益。
设计案例二
表面贴装低噪声放大器设计：采 用SMT技术实现紧凑布局。
设计案例三
射频前端放大器设计：应用于无 线通信系统中的接收机。
总结
1 设计过程回顾
低噪声放大器的设计流程包括电路预算、低噪声设计、放大器设计、稳定性分析和PCB设 计。
低噪声放大器的设计流程
1
电路预算
明确设计参数和要求，计算电路的主要参数和性能。
2
低噪声设计

选择合适的元件和电路拓扑，以降低放大器的噪声水平。
3
放大器设计
确定放大器的增益和带宽，优化电路以满足要求。
4
稳定性分析
分析和评估放大器的稳定性，确保在各种工作条件下都能正常工作。
5
PCB设计
进行放大器的电路板布局和布线设计，保证信号的良好传输和接地。

7/8/2013 2013-7-8
35
S参数仿真
仿真结果如下
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36
S参数仿真
理想元件转化为微带线
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S参数仿真
集总理想元件转化为带封装的元件（依据实际使用品 牌的电容） 电容的转化
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S参数仿真
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33
smith圆图匹配
在输入和输出加入smith chart 输入端口从50欧匹配到源端阻抗的共轭20+j*2 输出端口从50欧匹配到负载端阻抗的共轭70-j*50
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smith圆图匹配
生成电路，并将电路拷贝到主原理图上，并且将隔直 电容，扼交电感替换为20PF，20nH
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稳定性K，输入输出阻抗确定
我们采取第二种方法， 在2个源级分别串联一个电感 L1和L2，并且赋予他们的值等于L nH，在原理图里面 添加变量Var，设置一个变量L=1
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稳定性K，输入输出阻抗确定
点击手动调谐tuning
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其中-174dBm/Hz是290K时环境噪声的功率谱密度 热噪声功率 P=KBT ,其中 K 为玻尔兹曼常数,B 为带宽,T 为温度 NF是接收机的噪声系数，S/N是信号的信噪比，BW是信号的带宽（单位Hz）
分析：当发射机的信噪比S/N确定了以后，发射信号的带 宽也确定了以后， 影响接收机的接收灵敏度的指标只有NF指标，所以接收机 的好坏直接由NF决定。

当输入匹配电路不能使信源反射系数S和最佳反
射系数opt（噪声系数最小时的反射系数）相等时， 放大器噪声将增大。由于S是复数，不同的S值有 可能得到相同的噪声系数，在圆图上噪声系数等值 线为一圆，叫等噪声圆。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 15
等噪声源、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入 匹配电路的依据。
Zout ZL Γ 2Γ L
如果只关心放大器的外部特性，放大器可当作一个二端口网络，
其输入、输出之间的关系可表示为
b1 b2
S11
S21
S12 S22
a1 a2
式中a1 、b1分别为输入端口P1面上的归一化入射波、反射波电
压；a2、 b2分别为输出端口P2面的归一化入射波、反射波电压。
放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗 9
低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电 路是按照噪声最佳来设计的，其结果会偏离驻波比最 佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。
此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益 特性大体上都是按每倍频程以6dB规律随频率升高而 下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹 配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下， 只能采用低频段失配的方法来压低增益，以保持带内 增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升 高。
放大器技术指标—噪声系数与噪声温度 3
放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度 Te 来表达。噪声温度 Te 与噪声系数 NF 的 关系是
Te T0 (NF 1)
式中，T0 为环境温度，通常取为 293K。 根据公式（6-3），可以计算出常用的噪声系数和与之对应的噪声温度，如表 6-1 所示。
表 6-1 噪声系数和噪声温度关系

图10
然后将晶体管源极的两个电感换成微带线。
计算公式如下： ，其中L为电感值，Z0为特征阻抗，这里用的PCB板是FR4射频板。
设微带线宽为0.5mm，特征阻抗为85.150700ohm，可用linecalc计算。
最后计算出l为0.672mm，工业生产中没有小数点后三位的精度，所以取0.7mm，添加MSUB基板再次仿真，仿真图如图12：
图20
可以看出其输出阻抗为40.767+j*15.965ohm，类似的，放入器件，设置参数用圆图进行匹配。
噪声仿真结果：
四．总结与体会
几次实验下来，发现自己在ADS2011仿真上还不是很熟练，甚至有时候会被很多步骤卡住，希望在今后的学习中要不断加强自己对新事物的学习能力，不断提高自己的自学能力。
5.最大增益输出匹配
要在噪声系数和增益之间权衡一个数。对于低噪放而言，首先考虑噪声，则输入阻抗为Z0*（0.299-j0.293）。Z0为50ohm。输出匹配框图如图15：
图15
先要取其共轭进行匹配，即Z0*（0.299+j0.293）。添加Smith圆图匹配工具，DA_SmithChartMatch_cell_3，最终原理图如图16：
图7
仿真结果如图8：
图8
4.DC_Feed改成实际器件
添加murata的lib，用murata里的LQG18和GRM18代替DC_Feed。电路如图1.9：
图9
其中设置旁路电容为1.2pF，旁路电感为3.9nH，输出端的电路串联电感值为22nH，旁路电容为10pF，分装都是0603。仿真图如图10：
图4
参考值Vds=3V，Id=40mA，仿真做出来Vds=3.11V，Id=37.7mA，存在误差。

卫星导航接收机低噪放电路模块设计摘要：卫星导航接收机的低噪声放大电路是卫星接收机的主要部件,主要包括滤波器和低噪声放大器。

该电路是系统的射频前端,天线除外。

有效地完成射频前端的设计可以优化接收机的性能,从而提高卫星导航接收机的灵敏度等指标。

随着市场和产品小型化的需求不断增加,模块化电路构建成为一种趋势。

电路的模块化设计可以有效地控制设计成本,减少设计错误。

模块的反复使用确保了设计方案的成熟。

本文设计的射频放大电路主要由两级滤波器、低噪声放大器芯片和π型阻尼器组成。

最后,该方案的可行性由模拟确定。

关键词：卫星导航；低噪；电路模块设计引言近些年来，随着通信系统的快速发展和兴盛繁荣，射频电路得到了极大的推动，其应用也日益广泛，微波射频技术也因此变得越来越重要，从而在通信领域占有了非常重要的地位，各种各样的放大器也应运而生。

以接收机为例，低噪声放大器都处于它的第一部分，它的好坏对于接收机的性能会产生非常重要的影响，所以低噪声放大器的设计充满挑战，必须要严谨且规范。

通常接收机收到的天线信号功率都非常小，通常从-100dBm到-70dBm，但信号处理器对于这样的微弱信号都无法接收到，所以一般要先进行放大，这里就需要具有一定增益的低噪声放大器。

低噪声放大器只有增益还不能满足系统的要求，它必须还要有足够小的噪声，不影响传输信号的信噪比。

低噪声放大器的传输系统中，信号进入系统后先经过低噪声放大器将信号的功率进行放大，同时又尽可能的避免噪声的引入。

因为放大器处于前端，所以系统的噪声几乎就由其决定了。

随着卫星导航的需求，对低噪声放大器的性能要求也随之增加，对于不同频段的卫星信号，如何保证不失真的接收且滤除干扰正是本文研究的重点。

1国内外研究现状通信技术的发展不仅包括产品性能的进步，同时一起发展进步的还要有生产和加工工艺，那么低噪声放大器的发展同样也需要基础工艺的支撑。

工业技术的不断发展和生产工艺的不断提高，微波晶体管在频率、噪声、功率等方面得到了很大的改善和提高，同时小型化和重量轻的放大器也变得越来越被需要，所以有了微波混合集成电路的产生，系统集成中，这些工艺就变得尤为重要，再后来出现了微波单片集成电路（MMIC），放大器芯片也就应运而生，从而放大器产品在噪声性能，高频率、大功率等方面发展更加迅速。