低噪声放大器的设计.docx

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低噪声放大器的设计

低噪声放大器的设计

参数：

低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz，通带为8MHz

通带内增益达到11.5dB，波纹小于0.7dB

通带内的噪声系数小于3

通带内绝对稳定

通带内输入驻波比小于1.5

通带内的输出驻波比小于2

系统特性阻抗为50欧姆

微带线基板的厚度为0.8mm，基板的相对介电常数为4.3

步骤：

1.打开工程，命名为dzsamplifier。

2.新建设计，命名为dzsamplifier。

设置框如下：

点击OK后，如下图。

模板为BJT_curve_traver，带有这个模板的原理图可以自动完成晶体管工作点扫描工作。

3.在ADS元件库中选取晶体管。

单击原理图工具栏中的

，打开元件库，然后单击

，在

搜索“32011”。

其中sp开头的原件是S参数模型，可以用来作S参数仿真，但这种模型不能用来做直流工作点扫描。

以pb开头的原件是封装原件，可以做直流工作点扫描，此处选择pb开头的。

4.按照下图进行连接

5.将参数扫描控制器

中的【Start】项修改为Start=0.

6.点击

进行仿真，仿真结束后，数据显示窗自动弹出。

如下图：

7.晶体管S参数扫描。

（1）重新新建一个新的原理图S_Params，进行S参数扫描。

如下图：

点击OK后，出现：

（2）在ADS元件库中选取晶体管。

单击原理图工具栏中的

，打开元件库，然后单击

，在

搜索“32011”。

此处选择sp开头的

。

（3）以如图的形式连接。

（4）双击S参数仿真空间SP，将仿真控件修改如下。

（5）点击仿真按钮，进行仿真。

数据如下图所示：

（6）双击S参数的仿真控件，选中其中的【CalculateNoise】，如图

执行后：

注意：

晶体管参数指标如下：

1.晶体管sp_hp_AT32011_5_1995105的频率范围为0.1GHz-5.1GHz，满足技术指标。

2.通带内噪声系数满足技术指标。

3.通带内增益不满足技术指标。

4.通带内输入驻波比不满足技术指标。

5.通带内输出驻波比不满足技术指标。

结论如下：

1.频率范围和噪声系数满足技术指标，可以选取该晶体管。

2.通带内增益、输入输出驻波比不满足技术指标，需要添加输入输出匹配网络，通过输入输出匹配网络的优化实现该3项指标。

SP模型仿真设计

1.在dzsamplifier工程中，新建设计，命名为S_Params_1。

然后按照下图添加器件，并进行相应的设置：

2.运行后，插入数据显示框，选择

，在其中选择Zin1,出现幅值相角显示框

双击这个框，出现

选中Zin1激活

，点击选中

，出现实部和虚部。

查的在中心频率2.4GHz处，输入阻抗为Zin1=17.586+j*1.530.

设计输入匹配网络

在SP模型的输入端采用单支节匹配网络进行匹配，具体步骤如下：

1.在微带线元件面板上，选择MSUB插入原理图中。

具体参数如下：

2.在元件列表中选择

，将单支节网络匹配

插入到原理图中。

参数说明：

F=2.4GHz，表示单支节匹配网络的中心频率

Zin=50，表示匹配的目标输入阻抗

Zload=（17.586+j*1.530）,表示前面计算出来的输入阻抗

Zstub=50，表示支节的特性阻抗

Zline=50，表示传输线的特性阻抗

3.单击原理图中的SSmtch，然后点击菜单栏中的设计向导【DesignGuide】-【PassiveCircuit】，选择【DesignAssistant】点击【Design】，进行设计。

4.电路图如图所示：

5.数据图如图所示：

S11表示输入端匹配良好。

S22表示输出端匹配不好。

S21=7.881表示增益没有达到技术指标。

设计并优化输入输出匹配网络

由图可以得知，只添加输入匹配网络不能满足技术指标，下面同时添加输入输出匹配网络，并对输入输出匹配网络进行优化，以达到技术指标。

1.将原理图S_Params_1另存为原理图S_Params_2。

2.删掉原理图S_Params_2上的单支节输入网络匹配SSMtch，采用微带线构成单支节匹配网络，便于优化。

3.计算频率为2.4GHz时的微带线宽度W=1.52mm。

4.微带线的开路等效线MLEF。

优化区间全部设置为2-20mm，优化目标是L。

5.电路图如下：

SP1：

SP2：

更新后的电路图：