S波段场效应管低噪声放大器的设计+ADS仿真
毕业论文关键词 低噪声放大器 S 波段 ADS
Title Title Title Title A 2.45GHz Broadband Low Noise Amplifier DesignAbstract Abstract Abstract AbstractIn the wireless communication system ,RF receiver is the first stage ofit ， so the whole system ˊ s performance mostly depends on thereceiver.Besides,the Low Noise Amplifier(LNA) is the first stage of thereceiver,so the performance of the LNA will influence the whole performanceof the receiver.Because of these,the design of a LNA with good qualitiesis particularly important.In this paper,we will know how to design and simulate.First,we introducesome basics of the LNA,and some simple topological structures to designthe LNA.Then,according to the requests,we choose the fit way to design theLNA.At last, with the ADS of Agilent Company,we design and simulate theLNA.Measured results show that the power gain is greater than 40dB and thenoise figure is less than 1.5dB through 2.4 to 2.5GHz.
Key words low noise amplifier ， S band ， ADS
目次
1引言(或绪论).1
1．2低噪声放大器的应用..2
1．3本设计的主要内容.3
2低噪声放大器的理论设计4
2．1低噪声放大器的主要性能....4
2．2电路的设计方案7
2．3小结...10
3利用ADS对放大器进行设计仿真....11
3．1电路设计的主要步骤11
3．2晶体管的直流分析....11
3．3偏置电路的设计...12
3．4稳定性分析和设计....14
3．6版图的设计.32
3．7小结...32
结论.33
致谢.34
参考文献.35
本科毕业设计说明书（论文）1 1 1 1 引言引言引言引言 ( ( ( ( 或绪论 或绪论 或绪论 或绪论 ) ) ) )低噪声放大器（ LNA ）的主要作用是接收到微弱信号时，减小抑制无用的信号，并放大接收到的有用信号 ， 是接收机前端的重要组成部分 。 低噪声放大器已广泛应用于微波通信、 GPS 接收机、遥感遥控、 雷达、电子对抗、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波测量系统中 ， 是必不可少的重要电路 。 随着无线通讯 ， 卫星通讯 ， 全球定位系统的迅速发展 ， 现代通讯系统 对 通讯距离 要求 越来越远 ， 接收灵敏度越来越高。低噪声放大器作为移动通信，雷达，电子对抗及遥控系统接收前端部件 ，对整个接收系统指标起着关键作用。所以性能指标良好的 LNA 有非常重要的意义。本章将简单介绍一下低噪声放大器的发展和其研究意义 ， 还有低噪声放大器的主要应用，最后大致介绍一下本设计的主要内容。
1 1 1 1 低噪声放大器的研究背景、发展现状及研究意义 低噪声放大器的研究背景、发展现状及研究意义 低噪声放大器的研究背景、发展现状及研究意义 低噪声放大器的研究背景、发展现状及研究意义当今社会移动通信技术迅速发展 ， 人们对通信技术的要求也越来越高 。 从上世纪至今 ， 移动通信经历了从第一代模拟蜂窝移动通信系统到第二代数字通信系统 ， 第三代以高速互联网业务和有线多媒体业务为目的的宽带通信系统（也就是 3G ） ，第四代一宽带接入和分布网络为特点的多功能集成宽带移动通信系统 。 移动通信系统的发展使得各种通信系统间的频率间隔很小 ， 所以对其性能要求也提高了 。 接收机是通信系统中的重要组成部件 ， 所以对于接收机的性能要求很高 ， 而接收机的性能优劣取决于它的第一级 ， 即低噪声放大器的性能 。 因为它是接收机的第一级 ， 因此它的性能优劣对接收的性能有很大的影响，特别对系统的噪声和接收机的灵敏度影响最大。随着工艺和材料的发展，各种晶体管不断问世，其性能和工艺技术也不断完善创新 。 能够放大微波射频信号的元件有很多 ， 参量放大器可用于低噪声放大 ， 但是带宽较窄 ； 利用半导体材料的雪崩效应工作的雪崩二极管 ， 因为其噪声较大多数用作负载功率放大器 ； 另外 ， 还有隧道二极管 、 体效应二极管等微波固体器件 ， 但前者承受信号功率小 ， 易于烧毁而应用很少 ， 而后者工作电压低 、 调频噪声小而多用于振荡器 。量子放大器的噪声系数最好 ， 但是它庞大而且昂贵 。 到上世纪四十年代微波晶体管的问世 ， 由于其体积小 、 重量轻使得其成为微波固体器件的一个重要分支 。 到了六十年代中期，由于平面外延工艺的发展，双极晶体管能够应用于微波射频波段。而且 ， 随着半导体材料和工艺的迅速发展 ， 场效应晶体管紧接着也应用于微波射频频段 。 微波晶体管放大器具有宽频带 、 稳定性好 、 噪声性能好 、 动态范围大等优点 。 因为低噪声放大器能对接收到的信号去除干扰信号 ， 并放大有用的信号 ，源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/ 所以很多领域对其性能要求越来越高 ， 小型化 、 性能以及噪声性能优越的低噪声放大器是社会发展的重要部分 。 因此 ， 我们必须对半导体材料进行进一步的研究 ， 并完善我们的工艺水平 ， 设计开发出性能更加优秀的放大器 。 目前各个国家都把对新材料的研究作为发展低噪声放大器的重要方向之一。通常宽带放大器有以分布放大器 、 平衡放大器 、 有耗匹配放大器 、 负反馈放大器等几种形式 。 不同的方案有各自的优缺点 。 分布式放大器将多个晶体管沿传输线级联在一起 ， 从而在较宽频带内获得良好的增益与匹配 ， 噪声性能也适中 ， 但与其他放大器比功耗较大 ， 电路面积也较大 。 平衡式放大器由于有很低的驻波系数 ， 所以便于前级和后级电路的独立设计 ， 容易实现级联 ， 如果一个管子失效 ， 放大器增益会下降 ，但不会完全失效 。 负反馈方案可以得到平坦的增益特性响应 , 并可在宽频带内降低输入输出电压驻波比和降低晶体管参数的离散性对放大器的特性的影响 , 其电路形式简单 , 但工作不稳定 ， 放大器的实际增益降低 ， 也可能是噪声系数恶化 。 各种结构都有各自的特点和适用的情况 ， 在设计中应当根据具体放大器的性能指标要求 如工作波段，噪声系数，增益等 进行合理的选择 。