基于ads的低噪声放大器论文

基于ads的低噪声放大器论文内容摘要：

中吸收最大功率。 2） 行波状态时传输线的传输效率最高。 因反射波带回的能量和入射波一样 会在传输线中 产生损耗，固有反射时的损耗功率增大，传输效率低。 3） 行波状态时传输线功率容量最大。 因在驻波状态时，沿线的高频电场分 布出现波腹，波腹处的电场比传输同样功率时的行波电场高得多，因此容易发生击穿，从而限制了功率容量。 匹配方法 阻抗匹配的方法有二：一是在不匹配系统中适当加入无功元件，称为调配器，人为引入一个或多个反射并使之与原系统产生的反射相互抵消而达到匹配；二是两不匹配系统间加接一阻抗变换器，其作用是化原不匹配系统内的大反射为多级的或渐变的小反射乃至最终过渡到匹配状态 [5]。 微带线简介 [11] 微带线属于敞开式部分填充介质的双导体传输线。 它是由介质基片上的导带和基片底部的金属接地板构成的，整个微带线用薄膜工艺制作而成，基片采用介电常数高、高频损耗低的陶瓷、石英、蓝宝石等介质材料，导带采用良导体材料。 微带线适合制作微波集成电路的平面结构传输线，与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；但损耗稍大，功率容量小。 60 年代前期， 由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，于是相继出现了各种类型的微带线。 微带线的参数确定如下，微 带线特性阻抗 Z0的大小由导体带宽度 W和介质板的厚度h以及有效介电常数 rE 决定的，如下： 1)hW( ))(4hWW8hl n (601)hW( )()1(hW120Z601WhWh () reZZ 010 () 式中 Z0为填充介电常数为 re 的 介质时微带线 的特性阻抗； Z01为填充空气时的同一尺寸微带线的特性阻抗； W 为微带线的导带宽度； h 为微带线的介质基片厚度 [5]。 3 低噪声放大器的基本性能指标 中心频率 f0[12][13] 中心频率就是调谐放大电路的工作频率，一般在几百 KHz 到几百 MHz，也有进入微波频段甚至毫米波频段的。 它是根据设备的整体指标确定的，是调谐放大器的主要指标。 它是设计放大电路时选择有源器件和计算调谐回路元件参数的依据。 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 [6]。 带宽 [12][13] 为保证频带信号无失真地通过放大电路，要求其增益频率响应特性必须有与信号带宽相适应的平坦宽度。 放大电路电压增益频率响应特性为最大值下降 3dB 时，对应的频率宽度为放大器的通频带，通常以 BW 表示，即带宽。 而低噪声放大器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。 带宽又分为绝对带宽和相对带宽。 绝对带宽定义如下： 错误 !未找到引用源。 () 采用绝对带宽表示时，带宽 BW的量纲为 Hz。 相对带宽常用的表示方法为百分比法。 采用相对带宽表示时，带宽是无量纲的相对值。 百分比法定义为绝对带宽占中心频率的百分数，用 RBW表示为： %100%100RBW00LH  fBWf ff () 其中 0f 为中心频率。 通常当相对带宽小于 10%时称为窄带放大器，相对带宽大于 30%时称为宽 带放大器，而相对带宽大于 100%时称为超宽带放大器，考虑到噪声系数是主要指标，但是在宽频带情况下难于获得极低噪声，所以低噪声放大器的工作频带一般不宽，较多为 20%左右。 噪声系数 [12][13] 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 的比值。 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，除了选用性能优良的元器件外，电路的拓扑结构是否合理也是非常重要的。 放大器的噪声系数和信号源的阻抗有关，而与负载阻抗无关。 当一个晶体管的源端所接的信号源的阻抗等于它所要求的最佳信号源阻抗时，由该晶体管构成的放大器的噪声系数最小。 实际应用中放大器的噪声系数可以表示为   2m in 2204 11s op tn s op tRFF Z        （ ） Fmin 是当源端为最佳源阻抗时放大器的最小噪声系数， Rn 是噪声阻抗， opt 是放大器按最小噪声系数匹配时的最佳源反射系数。 由此可见放大器的输入匹配电路应该按照噪声最佳来进行设计，也就是根据所选晶体管的 opt 来进行设计。 设计输出匹配电路时采用共轭匹配，以获得放大器较高的功率增益和较好的输出驻波比 [6]。 图 多级放大电路示意图 当系统中有多级放大器相连时，其系统总噪声系数和总增益表达式为 : 2311 2 1 2 3 1 2 31 2 31 1 11ntotalntotal nF F FFFG G G G G G G G GG G G G G           （ ） 式中 totalF 错误 !未找到引用源。 表示多级放大器总的噪声系数。 F1错误 !未找到引用源。 、 F2错误 !未找到引用源。 和 F3错误 !未找到引用源。 分别表第一、第二和第三级的噪声系数。 G1错误 !未找到引用源。 、 G2和 G3错误 !未找到引用源。 分别表示第一、第二级和第三级放大器的功率增益。 从上式知道，越后项分母越大，所以初级噪声系数 F1对总体噪声系数 totalF 的影响最大。 只有 F1尽量低，前级增益 G1和 G2足够大，整机的噪声性能才能足够小 [3]。 增益 [14][15] 根据线型网络输入、输出端阻抗的匹配情况，有三种放大器增益：工作功率增益、转换功率增益、资用功率增益。 对于 实际的低噪声放大器，功率增益通常是指信源与负载多为 50 标准阻抗情况下实测的增益，一般用 dB 表示。 其表达式为放大器输出功率与输入功率的比值： outinPG P （ ） 低噪声放大器的增益要适中，太大 会使下级混频器输入太大，产生失真。 但为了抑制后面各级的噪声对系统的影响，其增益又不能太小。 放大器的增益首先与管子跨导有关，跨导直接由工作点的。