项目5 低噪声放大器分析与设计.PDF

项目 5 低噪声放大器分析与设计 项 目重难点： （1）低噪声放大器的特点与应用领域； （2）低噪声放大器的概念以及主要技术指标； （3）低噪声放大器的一般设计步骤。 （1）低噪声放大器简单电路的设计以及参数测试； （2）利用ADS 仿真软件进行低噪声放大器电路仿真设计。 低噪声放大器必须具备以下特点： （1）具有较低的噪声系数。 低噪声放大器位于射频/微波系统接收机最前端，根据多级放大器总的噪声 系数要求，在更多级联系统中，总噪声系数为  F  - 1  F  - 1  F = F + 2  + 3  + … （5.1） 1  G G 1 2  由式（5.1）可知，第一级放大器的噪声系数 （ F  ）对系统的影响最大，因 1  此，要求低噪声放大器必须有较低的噪声系数。在工程设计中，低噪声放大器采 用高性能的低噪管，使得整机产生的噪声系数非常低。 （2）具有一定的功率增益。 在式（5.1）中，总的噪声系数除了与各级噪声系数有关以外，同时与每级 放大器的增益密切相关，因此，为了抑制后面各级噪声对系统的影响，还要求低 噪声放大器有一定的增益。 （3）具有足够的线性范围。 从天线进入低噪声放大器的信号是很微弱的， 所以低噪声放大器是一个小信 号线性放大器。另外，由于受传输路径的影响，信号强弱又是变化的，在接收信 号的同时有可能伴随着许多强干扰信号，因此要求放大器具有足够的线性范围， 而且最好是增益可调。 （4）低噪声放大器一般是通过传输线直接与天线或天线滤波器相连，放大器 的输入端必须和它们有很好地匹配，以达到功率的最大传输或最小的噪声系数。 （5）低噪声放大器是频带放大器，它的选频功能由其负载决定。 从以上五个特点， 可以概括出低噪声放大器的设计目标是： 低噪声、 足够的增益、 足够的线性范围和良好的匹配。 任务 1 低噪声放大器分析与设计 重难点分析： （1）低噪声放大器的主要技术指标； （2）低噪声放大器电路的设计原则与步骤； （3）低噪声放大器电路设计的具体选择条件； （4）利用ADS 仿真软件进行低噪声放大器仿真设计的方法与步骤。 一、低噪声放大器主要技术指标 低噪声放大器的所有指标都是互相关联的，甚至是相互矛盾的。这些指标不 仅取决于电路的结构，对集成电路来说，还取决于工艺技术。在设计中如何采用 折中的原则，兼顾各项指标，是很重要的。 1．工作频率。放大器所允许的工作频率与晶体管的特征频率 f  有关。工程 T  设计中通常选择是工作频率的 5～10 倍。在设计时，如果减小偏置电流，会使晶 体管的特征频率降低。在集成电路中，增大晶体管的面积会使极间电容增加，同 时也降低了特征频率。 2．增 益。放大器增益的大小取决于系统的要求，较大的增益利于抑制后级 电路的噪声对整个接收机系统的影响， 但是增益太大会导致后面的下变频器输入 过载，产生非线性失真。因此，低噪声放大器的增益应当适中，一般在 25 dB 以 下。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 G 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低 2～4 dB。 工程中实际增益的测量常采用插入法， 即用功率计先测信号源能给出的功率  P  ，再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率 P  ，则功率增益 in  out  就是 G= P / P 。 in out  3．增益控制。低噪声放大器的增益最好是可控的。在通信电路中，控