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低噪声放大器的仿真设计 郭欢 武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉（430070 ） E-mail ：doygh@126.com 摘 要：首先介绍了低噪声放大器的设计理论和方法，然后详细阐述了利用ADS 进行仿真 和设计的步骤。对成品的实际测量结果表明，此低噪声放大器达到了预设的技术指标，性能 良好，可用于接收机前端。 关键词：低噪声放大器，噪声系数，仿真，优化 中图分类号：TN722.3 1. 引言 近年来，通信技术以惊人的速度发展，而无线通信更呈现爆炸性增长，这使得射频技术 又一次摆在了重要的位置。通信系统的发射机和接收机都必须借助各种电子线路对携有信息 的电信号进行变换和处理。低噪声放大器是射频接收机前端的主要部分，本文通过研究低噪 声放大器的设计理论，设计了一个满足技术指标的低噪声放大器，具有较低的噪声系数和适 当的增益，能符合射频通信电路的要求。 2. 低噪声放大器的设计理论 在设计低噪声放大器时，为了尽量实现理想功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配； 为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比，输出端则采用输出共扼匹配，如果增益未能 达到系统对此放大器的要求，则需要采用多级放大电路。 噪声系数定义为放大器输入端信噪比与输出端信噪比的比值，即： S N NF in in S N out out （1） 噪声系数表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。如果系统是无 噪的，不管系统的增益多大，输入的信号和噪声都同样被放大，而没有添加任何噪声，因此 输入输出的信噪比相等，即噪声系数为 1，则有噪系统的噪声系数均大于1。 根据噪声级联公式： F F =+(F −1) /G +(F −1) /G G +…… n 1 1 1 2 1 2 （2 ） 式中，Fn 为n 级放大器的噪声系数，Gn 为第n 级放大器的增益。得到第一级放大器的 噪声性能对整个放大器的性能起决定性因素，第一级放大器必须实现在宽频带内噪声匹配。 对于单级放大器而言，其噪声系数的计算公式为： 2 Γ −Γ F F =+4R s so min n 2 2 (1−Γ ) 1−Γ s so （3 ） F Γ Γ 其中 min so s 为晶体管的最小噪声系数，取决于放大管本身，当 ＝ 时，可得最低噪 F Γ Γ R 声度 min so s n 。 、 和 分别为获得最佳反射系数、晶体管输入端源反射系数以及晶体管 的等噪声电阻。由于放大器的噪声系数与信号源的阻抗有关，而与负载