基于ADS低噪声放大器的设计.doc

基于ADS低噪声放大器的设计 摘要:在接收系统中，低噪声放大器有着至关重要的作用，它用来降低系统的噪声，提高接收机灵敏度，是接收系统的关键部件。本文主要讲述了低噪声放大器的技术指标及设计方法，介绍如何使用ADS软件进行低噪声放大器的设计，优化，仿真；并对设计中遇到的问题提出一点建议。 关键词：低噪声放大器；噪声系数；S参量；ADS； 增益 The Design Of Low Noise Amplifier Based On ADS Chen Xuemi 1, Tang Ruibo2 (Nanjing Changjiang Electronics Group Co.,Ltd.,Nanjing 210037) Abstract: The Low Noise Amplifier(LNA) plays an important role in the receive system. It’s used to reduce the system noise, and improve the receiver’s sensitivty. It’s the key-part in the receive system. This article simply introduces the parameters of LNA’s , and the method of design. It also shows the design, optimization, and simulation of the LNA with ADS, and gives some advice solving the problems in the design. Key word: Low Noise Amplifier ; Noise coefficient; S-parameter; ADS ; Gain 1 引言 随着雷达技术的飞速发展，军事上对各种雷达的要求也越来越高，功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为部队乃至雷达设备制造商的普遍追求，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，我们知道，系统接收灵敏度的计算公式如下： （1） 对多级放大器而言，其噪声系数的计算为： NF=NF+(NF-1)/G+(NF-1)/GG+…… （2） 其中NFn为第n级放大器的噪声系数，Gn 为第n级放大器的增益。 由上两个式可见，在各种特定（带宽、解调S/N已定）的雷达系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF，由于低噪声放大器的噪声较小，而接收系统经过合理的增益分布后，噪声系数主要由低噪声放大器决定，所以决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱回波信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的有用信息数据，所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的，是提高接收机灵敏度的关键手段。 2 ADS的简介 ADS软件在微波/射频电路的设计分析、优化及其仿真方面的应用非常方便，对小信号特性的可进行S参量仿真，可以得到电路的噪声系数、输入输出驻波比、增益及电路的稳定性。对于微带电路中所遇到的数学问题，无论它多么的繁琐复杂，该软件都能在较短的时间内给出设计结果并能实现多种设计方案的比较，择优选取最好的方案并对电路进行最优化设计；此外，该软件还可以进行通信系统的仿真、CDMA、数字电视……等等的设计。利用ADS软件进行低噪声放大器的设计我们采用仿真器YIELD进行电路设计与优化，得到一个能符合各项指标的低噪声放大器。 低噪声放大器的主要技术指标 3．1 噪声系数NF 噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即： 对单级放大器而言，其噪声系数的计算为： 其中 Fmin为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的，Γopt、Rn Γs分别为获得 Fmin时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。 在某些噪声系数要求非常高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，常常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为： Te = T0 ( NF – 1 ) （5） 其中Te 为放大器的噪声温度，T0 =2900 K，NF NF(dB) = 10LgNF