利用ADS仿真设计射频宽带低噪声放大器

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1、微波学报2010年8月利用ADS仿真设计射频宽带低噪声放大器陈烈强顾颖言(南京电子技术研究所，南京210013)摘要：主要介绍了运用Agilent公司的ADS仿真软件进行宽带低噪声放大器的设计和仿真。选用FUJITSU公司生产的砷化镓场效应管FHX13X，用ADS软件进行设计、仿真和优化，实现了在2.5GHz～3.5GHz较宽频带范围内，单级和两级宽带低噪声放大器的设计。关键词：宽带低噪声放大器；ADS；FHX13XDesignandSimulationoftheRFWide-BandLowNoiseAmplifierUsingADSCHENLie-qiang,G

2、UYing-yan(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210013,China)Abstract:DesignandSimulationoftheRFwide-bandlownoiseamplifierUsingADSoftheAgilentcompanyismainlypresented.ThedesignusesthechipofFUJISTUGaAsFETFHX13XandissimulatedwithAgilentADSsoftware.Itrealizesthedesignand

3、simulationofone-stageandtwo-stagewide-bandlownoiseamplifierintherangefrom2.5GHzto3.5GHzbyusingADS.Keywords:wide-bandlownoiseamplifier;ADS;FHX13X引言低噪声放大器是雷达接收通道的关键部件，在放大接收信号的同时抑制噪声干扰，提高系统的灵敏度。微波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。本文所设计的宽带低噪声放大器频带范围为2.5GHz～3.5GHz，频带较宽，在雷达接收机

4、中能够图1负反馈设计方案得到广泛的应用。2设计步骤1设计方案一般来说，一个低噪声放大器可按如下步骤[2]晶体管的功率增益在频率高端随着频率的增加设计：以6dB／倍频程下降，因此设计宽带放大器时必须①选择器件，器件的噪声系数应低于设计值，使用相应的方法补偿此增益下降，且保证整个频带而增益(可以级联)应高于设计值；内的稳定性，所以要考虑宽频带阻抗匹配及选择恰②计算器件的稳定因子K；[1]③如果K>1，则选择和设计包括偏置电路在当的电路形式。宽带放大器有以下几种：①分布放大器；②平衡放大器；③有耗匹配放大器；④负内的输入和输出匹配电路；反馈放大器。通过比较，虽然负反馈放

5、大器各个特④如果K<1，则在反射平面上给出不稳定区性的改良是以略微增加噪声为代价的，但这种电路域，并选择和设计能避开不稳定区域的匹配网路；形式仍不失为在研究的频段内综合效果最优的方⑤利用分析的方法或计算机辅助设计（CAD）法，因此采用负反馈形式。手段来计算放大器的性能，检验放大器在带内和负反馈设计方案如图1所示，它往往会改善输带外的稳定性。入匹配S11、输出匹配S22，提高S21增益平坦度，低噪声放大器的主要性能指标包括：工作带宽、噪声系数、增益、增益平坦度、1dB压缩点提高管芯的稳定性，同时保证反馈回路引入的噪声P-1等，这些指标中噪声系数和增益对整个系统的控制

6、在要求以内。影响较大。288微波学报2010年8月综合频带宽度、增益、噪声这些因素，在本次设计中我们选用性能优良、噪声系数低、频带较宽、1.241.221dB压缩点输出电平为13dBm的FUJITSU的砷化1.20镓场效应管FHX13X管芯1.181.16StabFact13ADS仿真设计与优化1.141.121.103.1稳定性设计2.42.62.83.03.23.43.6设计放大器需要其在工作频率下绝对稳定，就freq,GHz要满足以下条件：图3稳定性电路仿真结果图2221−SS−+∆K=1122>1（1）3.2直流偏置电路设计2SS1221设计低噪声放大器要

7、确定其工作点，即经过的Rollet条件及辅助条件高频扼流圈在电路中加入直流偏置电路，FHX13X提供的datasheet资料中提供了在相应偏置条件∆=SS−SS<1（2）11221221下的S参数，此时的偏置条件是：VV=−0.4，GS在使用管芯之前，我们对FHX13X的管芯进行SV=2,VI=10mA，在这种偏置条件下晶体管DSDS参数扫描，我们发现管芯在整个工作频带内不稳定，工作在最佳状态。因此在设计偏置电路与匹配电路之前我们要对管芯本次电路设计的过程中，采用了双电源供电进行稳定性设计。的模式，具体的电路图如图4，由图可知，电阻增强电路稳定性有三种方法：其一，

8、在漏极使R