内容发布更新时间 : 2024/5/8 0:27:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

低噪声放大器的设计

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一、设计要求

1. 中心频率为 1.45GHz，带宽为 50MHz，即放大器工作在 1.40GHz-

1.50GHz 频率段；

2. 放大器的噪声系数 NF<0.8dB，

Gain>15dB。

二、低噪声放大器的主要技术指标

低噪声放大器的性能主要包括噪声系数、合理的增益和稳定性等。 1. 噪声系数 NF

放大器的噪声系数（用分贝表示）定义如下：

学号：################ 班级：1########

S11<-10dB，S22<-15dB，增益

? Sin Nin ?

NF ?dB? ? 10 lg ? ?

? Sout Nout ?

式中 NF 为射频/微波器件的噪声系数； Sin ， Nin 分别为输入端的信号功率和噪

声功率； Sout ， N out 分别为输出端的信号功率和噪声功率。

噪声系数的物理含义是，信号通过放大器后，由于放大器产生噪声，使得 信噪比变坏，信噪比下降的倍数就是噪声系数。

2. 放大器的增益 Gain

在微波设计中，增益通常被定义为传输给负载的平均功率与信号源的最大 资用功率之比：

Gain ?

PL PS

增益的值通常是在固定的频率点上测到的，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 Gain 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.

3.稳定性

2 2

一个微波管的射频绝对稳定条件是 K ? 1, S11 ? 1? S12S21 , S22 ? 1? S12S21 。

只有当 3 个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。 三、低噪声放大器的设计步骤 1. 下载并安装晶体管的库文件 (1)

由于 ADS2008 自带的元器件库里并没有 ATF54143 的元器件模型，所以 需要从 Avago 公司的网站上下载 ATF54143.zap,并进入 ADS 主界面,点击 【File】——【Unarchive Project】进行安装。

(2)

新建工程 ATF54143_LNA_1_prj,执行菜单命令【File】——

【Include/Remove Projects】将 ATF54143_prj 添加到新建工程中，这样新 建工程就能使用器件 ATF54143 了。

2. 确定直流工作点

低噪声放大器的设计的第一步是设置晶体管的直流工作点。 (1)

在 ADS 中执行菜单【File】——【New

Design】，在弹出的对话框中的

Schematic Design Templates 下拉列表中选择“DC_FET_T”模板，在 Name 文本框中输入 DC_FET_T，单击【OK】，这样 DC_FET 控件就被 放置在原理图中了。

(2)

在原理图中放置器件 ATF54143,设置 DC_FET 控件的参数并连接原理图 如图 1 所示。

图 1

(3)

完整 DC_FET_T 原理图

仿真得到 ATF54143 的直流特性图如图 2 所示。

(4) 根据 ATF54143 的数据手册，如图 3 所示，在 900MHz 时，当

Vds=3V,Ids=30mA 时 Fmin 接近最小值，此时增益约为 23dB，能满足设 计要求，故设置晶体管的直流工作点为 Vds=3V,Ids=30mA.

图 2 ATF54143 的直流特性图

图 3 ATF54143 直流偏置曲线

3. 偏置电路的设计

(1)创建一个新的原理图 biascircuit,并在原理图中放入 ATF54143 的模型和 DA_FETBias 控件，放入直流源，连接各部件，如图 4 所示。