低噪声放大器的设计与仿真-论文.pdf

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1、第34卷第3期核电子学与探测技术Vo1．34No．32014年3月NuclearElectronics&DetectionTechnologyMarch．2014低噪声放大器的设计与仿真王—L军●r，张．秀／华下(中物院电子工程研究所，绵阳621900)摘要：低噪声放大器在接收系统中能有效提高系统信噪比和接收机灵敏度，是接收系统的关键部件，它包括输入匹配网络、微波晶体管放大器和输出匹配网络。根据低噪声放大器设计的原理，设计一个3GHz单级低噪声放大器，经过技术指标分析，采用NEC公司低噪声产品系列

2、NE3210S01N沟道脚一FET。阐述了如何利用Agilent公司的ADS软件进行分析和优化设计该电路的过程，仿真结果完全满足设计指标，对于低噪声放大器的设计研究有着重要的参考价值。关键词：低噪声放大器；匹配；信噪比；稳定系数中图分类号：TN722文献标志码：A文章编号：0258-0934(2014)03-0359-03接收机中的低噪声放大器是一个放大微弱放大器和输出匹配网络组成。匹配网络采用微信号，以便接收机进一步处理的有源网络。理带线、分支调节器和波长阻抗变换器组成。它想的放大器只增加期望信

3、号的幅度，而不增加主要有4个特点：第一，它位于接收机最前端，任何噪声和失真。然而，已知放大器都会在期这就要求它的噪声系数越小越好。为了抑制后望的信号中增加噪声和失真。在接收通道中，面各级噪声对系统的影响，还要求有一定增益，天线后的第一级放大器贡献了大部分的噪声。但为了不使后面的混频器过载，产生非线性失因此，如何降低这一级放大器所带来的系统信真，它的增益又不宜过大。放大器在工作频带噪比的恶化成为射频工程师们关注的问题。同内应该是稳定的；第二，它所接收的信号是微弱时，低噪声放大器的驻波也是一个十分重要

4、的的，所以低噪声放大器必须是小信号放大器，而指标，放大器的输入驻波表征天线收到的微弱且由于受传输路径的影响，信号的强弱又是变信号在放大器的输入端由于不匹配而产生反射化的，在接收信号的同时又可能伴随许多强干的损耗程度。低噪声放大器的性能优劣对整个扰信号的输入，因此要求放大器有足够的线性接收机系统是至关重要的。因此，一个好的低范围，而且增益最好是可调节的；第三，低噪声噪声放大器设计要求放大器要同时具有较好的放大器一般通过传输线直接和天线或者天线滤噪声系数和输入驻波比。波器相连，放大器的输入端必须和它们

5、很好地匹配，以达到功率最大传输或者最小的噪声系1低噪声放大器原理数，并保证滤波器的性能；第四，应具有一定的1．1组成及特点选频功能，能够抑制带外和镜像频率干扰，因此低噪声放大器由输人匹配网络、微波晶体它一般是频带放大器⋯。1．2低噪声放大器的性能指标收稿日期：2012—06—271．2．1噪声系数作者简介：王军(1962一)，男，四川绵阳人，高级工程噪声系数是放大器输人信噪比和输出信噪师，本科。主要研究方向为无线电调试技术。比之比，这样，根据噪声级联公式：359。．一一一l。，一1现象，这种情况并

6、不是说电路不能工作了，但此·++一，时要选择合适的信号源和负载阻抗。式中：为n级放大器的噪声系数；G为2低噪声放大器的仿真设计第n级放大器的增益。第一级放大器的噪声性能对整个放大器的2．1设计指标性能起着决定性的作用，第一级放大器必须在中心频率：3．0GHz；噪声系数：<0．5dB；宽频内实现噪声匹配。对于单级放大器而言，增益：>15dB；增益平坦度：每10MHz带内<其噪声系数为【2]：0．2dB；输入输出驻波比：<1．5。4Rl+IF．2．2仿真设计一神。z0(1+lI)I1一I。设计放大器时

7、，首先考虑的是噪声尽可能其中：i为晶体管的最小噪声系数，该系的低，其次才考虑增益问题。因此，牺牲一点增数是由放大管本身决定的；、和R分别益来换取噪声系数的降低是必要的，两者之间为获得最佳反射系数和晶体管输人端源反射系应该取一个合适的折中。本文选取NEC公司数以及晶体管的等噪声电阻。由于放大器的噪低噪声产品系列的NE3210S01N沟道HJ—声系数与信号源的阻抗有关，而与负载无关。FET，它在2—4GHz的频宽内增益在l8dB以因此，当一个晶体管的源端所接信号源的阻抗上，噪声系数在O．5dB以下，符

8、合设计指标。等于它所求的最佳源阻抗时，由该晶体管构成由于该放大器是已经封装好的晶体管，所以无的放大器的噪声系数最小。需再在ADS中建立其spice模型，直接从手册1．2．2放大增益中查到所选取管子在特定偏置下的各个工作的放大器的增益首先与晶体管的跨导有关，S参数，从中选择恰当的工作点，使得以此为依跨导直接由工作点的电流决定。其次，放大器据在电路原理图中设计偏置电路。合适且稳定的增益还与负载有关。低噪声放大器是频带放的工作点决定了管子的动态范围，是保证放大大器，它的选频功能由负载决定