基于ads 的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真

《基于ads 的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、基于ADS的低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真一、實(shí)驗(yàn)背景和目的41.1低噪聲放大器41.1.1概念41.1.2主要功能41.1.3主要應(yīng)用領(lǐng)域51.2低噪聲放大器的研究現(xiàn)狀51.3本實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要研究內(nèi)容和內(nèi)容安排6二、低噪聲放大器的原理分析與研究72.1低噪聲放大器的基本結(jié)構(gòu)72.2低噪聲放大器的基本指標(biāo)72.2.1噪聲系數(shù)82.2.2增益92.2.3輸入輸出駐波比92.2.3反射系數(shù)92.2.4放大器的動態(tài)范圍（IIP3）102.3低噪聲放大器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的基本原則102.3.1低噪聲放大管的選擇原則102.3.2輸入

2、輸出匹配電路的設(shè)計(jì)原則10三、低噪聲放大器的設(shè)計(jì)143.1放大器設(shè)計(jì)的主要流程143.2低噪聲放大管的選擇153.3穩(wěn)定性計(jì)算163.4輸入輸出匹配電路電路設(shè)計(jì)173.5偏置電路183.6電路中需要注意的一些問題18四、設(shè)計(jì)目標(biāo)20五、ADS軟件仿真設(shè)計(jì)和結(jié)論215.1ADS仿真設(shè)計(jì)215.1.1直流分析DCTRacing215.1.2偏置電路的設(shè)計(jì)215.1.3穩(wěn)定性分析225.1.4噪聲系數(shù)園和輸入匹配225.1.5最大增益的輸出匹配255.2結(jié)論分析30需要仿真源文件，請?jiān)诳臻g留言一、設(shè)計(jì)的背景和目的1

3、.1低噪聲放大器在無線通信系統(tǒng)中，為了提高接受信號的靈敏度，一般在接收機(jī)前端放置低噪聲放大器用來提高增益并降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。1.1.1概念低噪聲放大器是噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機(jī)的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設(shè)備的放大電路。在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴(yán)重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲系數(shù)F來表示。理想放大器的噪聲系數(shù)F＝1（0分貝），其物理意義是輸出信噪比等于輸入信噪比?，F(xiàn)代的低噪聲放大器大

4、多采用晶體管、場效應(yīng)晶體管；微波低噪聲放大器則采用變?nèi)荻O管參量放大器，常溫參放的噪聲溫度Te可低于幾十度(絕對溫度)，致冷參量放大器可達(dá)20K以下，砷化鎵場效應(yīng)晶體管低噪聲微波放大器的應(yīng)用已日益廣泛，其噪聲系數(shù)可低于2分貝。放大器的噪聲系數(shù)還與晶體管的工作狀態(tài)以及信源內(nèi)阻有關(guān)。在工作頻率和信源內(nèi)阻均給定的情況下，噪聲系數(shù)也和晶體管直流工作點(diǎn)有關(guān)。為了兼顧低噪聲和高增益的要求，常采用共發(fā)射極一共基極級聯(lián)的低噪聲放大電路。1.1.2主要功能隨著通訊工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對各種無線通訊工具的要求也越來越高，功率輻射

5、小、作用距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大已成為各運(yùn)營商乃至無線通訊設(shè)備制造商的普遍追求，這就對系統(tǒng)的接收靈敏度提出了更高的要求，我們知道，系統(tǒng)接收靈敏度的計(jì)算公式如下：S=-174+NF+10㏒BW+S/N由上式可見，在各種特定（帶寬、解調(diào)S/N已定）的無線通訊系統(tǒng)中，能有效提高靈敏度的關(guān)鍵因素就是降低接收機(jī)的噪聲系數(shù)NF，而決定接收機(jī)的噪聲系數(shù)的關(guān)鍵部件就是處于接收機(jī)最前端的低噪聲放大器。低噪聲放大器的主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信號，降低噪聲干擾，以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)，所以低噪聲放大器的設(shè)計(jì)對整個接收機(jī)

6、來說是至關(guān)重要的。1.1.3主要應(yīng)用領(lǐng)域低噪聲放大器可以使接收機(jī)接受的的微弱信號放大，并降低噪聲的干擾，無失真的將信號放大傳給下一級電路，是通信系統(tǒng)中重要的前端必備電路，因此低噪聲放大器廣泛應(yīng)用于微波通信、GPS接收機(jī)、遙感遙控、雷達(dá)、電子對抗及各種高精度測量系統(tǒng)等領(lǐng)域中，是現(xiàn)代IC技術(shù)發(fā)展中必不可少的重要電路。1.2低噪聲放大器的研究現(xiàn)狀隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，低噪聲放大器的性能不斷提高，采用PHEMT場效應(yīng)晶體管的低噪聲放大器的在800MHz頻段噪聲系數(shù)可達(dá)到0.4dB,增益約17dB左右，1900MHz頻

7、段噪聲系數(shù)可達(dá)到0.6增益為15dB左右。微波晶體管是較晚開發(fā)的三電極半導(dǎo)體器件,由于其性能優(yōu)越.迅速獲得了廣泛應(yīng)用.并不斷地向高頻率、大功率、集成化推進(jìn).基本作用是放大器，已基本上取代了參放.部分地代替行數(shù).在其它電路中也可使用,如:混頻器,倍頻器,振蕩器,開關(guān)等.目前,廣泛應(yīng)用及有前景的元件主要有以下五種.◢BJT雙極結(jié)晶體管是普通三極管向射頻與微波頻段的發(fā)展。使用最多的等效電路模型是Gummel-Poon模型，之后出現(xiàn)了VBIC模型，MEXTRAM模型和Philips模型。VBIC模型是Gummel-P

8、oon模型的發(fā)展伸；MEXTRAM模型零極點(diǎn)少，故比Philips模型收斂快。◢MOSFET金屬氧化物場效應(yīng)管在2.5GHZ以下頻段應(yīng)用的越來越多。雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體DMOS是CMOS晶體管向高頻的發(fā)展,側(cè)面雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體LDMOS器件是大功率微波放大器件。SPICE給出了雙極型CMOS的非線性模型Bi-CMOS,Bi-CMOS模型包括了同一硅片上的BJTs,N型MOSFET和P型MOS