低噪声放大器的设计-射频课程设计

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1、 射频设计报告 低噪声放大器的设计低噪声放大器的设计 目目 录录 1 前言 1 2 低噪声放大器的主要技术指标 2 2.1 工作频率与带宽. 2 2.2 噪声系数. 2 2.3 增益. 2 2.4 放大器的稳定性. 3 2.5 输入阻抗匹配. 3 2.6 端口驻波比和反射损耗. 4 3 低噪声放大器的设计指标 5 4 设计方案 6 4.1 直流分析及偏置电路的设计. 6 4.2 稳定性分析. 9 4.3 匹配网络设计. 10 4.4 最大增益的输出匹配. 13 4.5 匹配网络的实现. 17 4.6 版图的设计. 18 5. 学习心得. 25 参考文献 26 1 1 前前言言 低噪声放大器(l

2、ow noise amplifier，LNA)是射频接收机前端的重要组成部分。 它的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号， 足够高的增益克服后续各级 (如混频器)的噪声，并尽可能少地降低附加噪声的干扰，以供系统解调处所需要 的信息。LNA 一般通过传输线直接和天线或天线滤波器相连，由于处于接收机的 最前端，其抑制噪声的能力直接关系到整个接收系统的性能。因此 LNA 的指标 越来越严格，不仅要求有足够小的低噪声系数，还要求足够高的功率增益，较宽 的带宽，在接收带宽内功率增益平坦度好。该设计利用微波设计领域的 ADS 软 件，结合低噪声放大器设计理论，利用 S 参数设计出结构简单紧凑，性能指标

3、好 的低噪声放大器。 低噪声放大器， 它的噪声系数很低。一般用作各类无线电接收机的高频或 中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场 合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提 高输出的信噪比。 安捷伦公司的 ATF54143 是一种增强型伪高电子迁移率晶体管( E-pHEMT) , 不需要负栅极电压, 与耗尽型管相比较, 可以简化排版而且减少零件数, 该晶体 管最显著的特点是低噪声, 并具有高增益、高线性度等特性, 他特别适用于工作 频率范围在 450MHz6GHz 之间的蜂窝/ PCS/ WCDMA 基站、无线本地环路、固 定无线接入

4、和其他高性能应用中的第一阶和第二阶前端低噪声放大器电路中。 2 2 低噪声放大器的主要技术指标低噪声放大器的主要技术指标 2.1 工作频率与带宽工作频率与带宽 放大器所能允许的工作频率与晶体管的特征频率 Ft 有关，由晶体管小信号 模型可知，减小偏置电流的结果是晶体管的特征频率降低。在集成电路中，增大 晶体管的面积使极间电容增加也降低了特性频率。 LNA 的带宽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 频带内噪声要满足要求，并给出各频点的噪声系数。 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。 2.2 噪声系数噪声系数 在电路某一特定点上的信号功率与噪声功率之比，称为信号噪声比，简称信 噪比，用符号 Ps/Pn(或 S/N)表示。放大器噪声系数是指放大器输入端信号噪声功 率比 Psi/Pni 与输出端信号噪声功率比 Pso/Pno 得比值。 噪声系数的物理含义是： 信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数 就是噪声系数。影响放大器噪声系数的因素有很多，除了选用性