ADS设计低噪声放大器Word文件下载.docx
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G=P2
P1
低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。
噪声最佳匹配点并非最大增益点，因
此增益G要下降。
噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。
通常，相关增益比最大增益大概低2－4dB。
功率增益的大小还会影响整机噪声系数，下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式：
Nf2-1
Nf3-1
Nf=Nf1+G+GG+...
112
其中：
Nf－放大器整机噪声系数；
Nf1，Nf2，Nf3
为第1，2，3级的噪声系数；
－分别
12
G，G－分别为第1，2级功率增益。
从上面的讨论可以知道，当前级增益G1和G2足够
大的时候，整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。
因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。
作为成品微波低噪音放大器的功率增益，一般是20－50dB范围。
增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏，常用最高增益与最小增益之差，即△G（dB）表示。
3．工作频带不仅是指功率增益满足平坦度要求的频带范围，而且还要求全频带内噪音要满足要求，并给出各频点的噪音系数。
动态范围的上限是受非线性指标限制，有时候要求更加严格些，则定义为放大器非线性特性达到指定三阶交调系数时的输入功率值。
4．动态范围是指低噪音放大器输入信号允许的最小功率和最大功率的范围。
动态范围的下
限取决于噪声性能。
当放大器的噪声系数Nf给定时，输入信号功率允许最小值是：
Pmin
=Nf（kT0∆fm）M
·
∆fm－微波系统的通频带（例如中频放大器通频带）；
M－微波系统允许的信号噪声比，或信号识别系数；
T0－环境温度，293K。
5．端口驻波比和反射损耗
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。
6．稳定性
当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于1（即Γ1<
1,Γ2<
1）时，不管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；
当输入端或输出端的反射系数的模大于1时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，否则放大器不能稳定工作。
定义：
suficient1=1-S11
-S12⋅S21
2
suficient2=1-S22
1-
S11
-
S22
+
S11⋅S22-S12⋅S21
S12⋅S21
necessary=
放大器在гS输入平面上绝对稳定的充分必要条件为
suficient1>
0
necessary>
1
放大器在гL输入平面上绝对稳定的充分必要条件为
suficient2>
二、性能指标
Frequency2.0GHzSourceImpedance50OhmGain>
10dNoisefactor<
2dB
StablityUnconditonal
三、晶体管选择
在进行设计之前，我从网上搜索和下载了很多device的s2p文件和datasheet，在众多的器件中选择一个合适的晶体管对后面的设计很重要，因此在选择器件上我也花了很多时间，力求能选得合适。
最后我采用了NEC的2SC5507（NE661M04），它具有频率高、噪声低、低温性能好等优点。
2SC5507提供的Datasheet提供了宽频段的S参数，ADS设置中也选用S参数模型，因为用S参数模型比较精确，而且各种资料也详细，比较方便。
虽然在设计上我估计是能符合性能指标的，不过这里我没有考虑晶体管的价格问题，所以有可能“杀鸡用牛刀”了，没有充分发挥器件的性能，但是对于我们初学者，这个问题可以先不予考虑，主要是为了学习和掌握设计的方法。
下面是2SC5507的s2p文件：
/**********************************************
!
NECCompoundSemiconductorDevicesLtd.
20.August2002
NE661M04/2SC5507
NPNSiliconTransistor
Vce=2VIc=5mA
#GHzSMAR50
fS11S21S12S22
GHz
MAG
ANGMAG
ANG
0.10
0.820
-4.7
10.440
173.8
0.000
80.8
0.970
-4.1
0.20
-9.2
10.280
168.8
0.010
75.3
0.940
-7.1
0.30
0.800
-13.8
10.090
164.2
75.0
0.920
-9.4
0.40
0.790
-18.0
9.890
159.8
74.1
0.900
-11.5
0.50
0.780
-22.4
9.730
155.6
0.020
72.2
0.880
-13.4
0.60
0.760
-26.6
9.550
151.5
70.4
0.870
-15.4
0.70
0.740
-31.1
9.360
147.4
68.0
0.850
-17.3
0.80
0.720
-35.3
9.190
143.5
0.030
66.6
0.840
-18.9
0.90
0.700
-39.4
9.010
139.6
64.9
-20.8
1.00
0.680
-43.6
8.820
135.8
63.3
1.10
0.660
-47.9
8.670
132.0
61.2
-23.9
1.20
0.630
-51.9
8.460
128.6
0.040
60.7
0.770
-25.5
1.30
0.610
-56.2
8.270
124.8
58.7
0.750
-26.9
1.40
0.580
-60.3
8.070
121.5
57.8
0.730
-28.4
1.50
0.560
-64.7
7.910
117.9
56.3
-29.7
1.60
0.530
-68.9
7.720
114.5
55.5
-31.0
1.70
0.510
-73.3
7.540
111.3
0.050
53.8
0.690
-32.3
1.80
0.490
-77.6
7.350
108.2
53.4
0.670
-33.6
1.90
0.460
-82.0
7.180
105.0
51.9
0.650
-34.9
2.00
0.440
-86.7
7.000
102.0
51.6
0.640
-36.1
2.10
0.420
-91.6
6.830
98.9
49.6
0.620
-37.2
2.20
0.400
-96.5
6.660
95.9
-38.2
2.30
0.380
-101.9
6.490
92.9
48.3
0.600
-39.5
2.40
0.360
-107.6
6.320
90.0
47.4
-40.5
2.50
0.350
-113.6
6.160
87.0
0.060
46.2
0.570
-41.7
2.60
0.330
-120.2
6.000
84.1
45.3
0.550
-42.7
2.70
0.320
-127.9
5.820
80.9
44.6
-43.4
2.80
0.300
-137.3
5.590
77.9
42.5
0.520
-43.8
2.90
0.250
-144.7
5.290
76.3
44.1
-43.2
3.00
0.230
-142.4
5.220
76.0
48.2
-44.8
4.00
0.310
175.3
4.230
62.3
46.8
-48.3
5.00
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