毕业设计（论文）-基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计.doc

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1、毕业设计论文 题 目 基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计 所属院(系) 物电学院 专业班级 电子1201 姓 名 学 号： 指导老师 完成地点 物电学院实验室 2021年6月5日毕业论文设计任务书院(系) 物电学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 一、毕业论文设计题目 基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计 二、毕业论文设计工作自 2021 年 2 月 20 日 起至 2021 年 6 月 20 日止三、毕业论文设计进行地点: 物电学院实验室 四、毕业论文设计的内容要求： 快速开展的无线通信对微波射频电路如低噪声放大器提出更高的性能.低噪声放大器(LNA)广泛应用于微波接收系统中,是重要

2、器件之一,主要用来放大低电平信号,由于是自天线下来第一个进行信号处理的器件,LNA决定 了整个系统的噪声性能和电压驻波比VSWR,并对动态范围有着较大的影响.微波低噪声放大器的过程中，往往需要对驻波比和噪声性能参数指标进行处理。那么如何对这两个性能参数进行处理就成为低噪声放大器设计中的一个难点。这个难点的最好解决方法就是放在放大器输入输出匹配网络的设计中来解决。本设计是利用微波射频仿真软件ADS对微波低噪声放大器进行仿真设计，掌握微波射频电路的工程设计理论和设计方法，提高专业素质和工程实践能力。其具体要求如下： 1、分析微波低噪声放大器的各项参数； 2、查找相关资料并翻译相关的英文资料； 3、

3、设计一微波低噪声放大器，根据所选器件,设计相应偏置电路； 4、设计输入输出匹配电路，并利用仿真软件ADS对设计进行仿真验证。 进度安排: 2月20日3月1日：查阅资料、完成英文资料翻译并准备开题报告 3月2日4月1日：熟悉软件的使用并提交开题报告 4月2日5月1日：完善开题报告、研究微波低噪声放大器的理论设计方法、并建立偏置电路和匹配电路，进行期中检查。 5月2日5月30日：利用软件建立微波低噪声放大器模型并进行仿真验证，准备验收。 6月1日6月10日：撰写毕业设计论文并提交论文 6月11日6月15日：毕业设计辩论。 毕业设计应收集资料及参考文献: 1低噪声放大器(LNA)J.通信技术,202

4、1(01) 2杨宇航.基于WCDMA直放站模拟预失真功率放大器的研究D电子科技大学，2021. 3林志凯.具有内外置天线切换功能的新型双射频低噪放大电路的研究D广东工业大学，2021. 4郑磊.微波宽带低噪声放大器的设计.电子科技大学硕士学位论文. 2006. 5孙安峰.微波低噪声放大器模块的设计与实现.西安电子科技大学硕士学位论文.2021.6方伟.800MHz 射频功率放大器的研制D.南昌大学硕士学位论文.2007 指 导 教 师 系 (教 研 室) 系(教研室)主任签名 批准日期 接受论文 (设计)任务开始执行日期 学生签名 基于ADS的微波低噪声放大器的仿真设计学生：陕西理工学院物理与

5、电信工程学院电子信息工程专业电子1201班级，陕西 汉中 723000指导老师： 摘要低噪声放大器用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路,低噪声放大器也主要面向移动通信根底设施基站应用。基于此,提出微波低噪声放大器设计,运用先进设计系统ADS仿真软件设计一个基于BJT的低噪声放大器。本次设计选取惠普公司的AT32021晶体管，设计的主要指标为噪声系数小于3dB，增益系数大于11dB，输入驻波比小于1.7，输出驻波比小于2.2。给出了偏置电路、输入输出阻抗匹配电路。仿真结果说明噪声系数为1.756dB，增益11.909dB，输入驻波比1.681，输出驻波比

6、2.007，满足设计指标要求。 关键词低噪声放大器 晶体管 噪声系数 ADSSimulation design of microwave low noise amplifier based on the ADSShi Sheng(Grade 12,Class 1,Major electronics and information engineering ，Electronics and information engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong，723000，Shaanxi)Tutor: Jia JiankeA

7、bstract:Low noise amplifier is used to all kinds of high or intermediate frequency radio receiver preamplifier, and sensitive electronic detection equipment, mainly low noise amplifier for mobile communications infrastructure base station applications. Based on this, this paper presents microwave lo

8、w noise amplifier design, and designs a BJT-based low noise amplifier with advanced design system (ADS) simulation software. The design selected HPs AT32021 transistor. The main indicators for the noise factor of less than 3dB, gain greater than 11dB, input VSWR less than 1.7, the output VSWR less t

9、han 2.2. Given the bias circuit, the input and output impedance matching circuit. The simulation results show that the noise factor is 1.756dB, gain 11.909dB, input VSWR 1.681, 2.007 and output VSWR, and the design meet the design requirements. Key words:low noise amplifier transistor noise factor A

10、DS目录一绪论11.1 概述11.2 微波低噪声放大器的应用11.3 微波低噪声放大器的开展现状21.4 本次毕业设计的意义和主要工作内容3二低噪声放大器的理论根底42.1 放大器的稳定性42.2 放大器的功率增益42.3 低噪声放大器输入输出驻波比52.4 低噪声放大器的噪声系数52.5 S参数的定义62.6 S参数的物理意义6三低噪声放大器的仿真73.1 低噪声放大器的设计指标73.2 选取晶体管73.2.1 创立工程73.2.2 创立原理图73.2.3 在ADS元器件库中选取晶体管83.2.4 晶体管静态工作点仿真93.2.5 晶体管的S参数扫描103.2.6 晶体管选取总结113.3

11、SP模型的仿真123.3.1 创立原理图123.3.2 搭建原理图并仿真SP模型的输入输出阻抗123.3.3 设计输入匹配网络143.3.4 设计并优化输入输出匹配网络183.3.5 低噪声放大器设计指标的实现223.4 偏置电路243.4.1 计算偏执网络的电阻243.4.2 设计偏置网络263.5 最终整体电路27四结论28参考文献29致谢30附录A 外文文献31附录B 外文文献翻译36一绪论1.1 概述低噪声放大器，通常作为各类无线电接收机的高频或者中频前置放大器，以及一些高灵敏度的电子探测设备的放大电路。位于放大微弱信号的场合，放大器本身产生的噪声对信号的干扰也许会很严重，所以希望减小

12、此类噪声，以到达提高输出的信噪比的目的。由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示。理想放大器的噪声系数 F=1即0dB，其表现的物理意义为输出信噪比等于输入信噪比。1现代设计的低噪声放大器一般都采用晶体管、场效应晶体管进行制作；微波低噪声放大器那么利用变容二极管参量放大器，常温下参放的噪声温度Te能够低于几十度(绝对温度)，致冷参量放大器可达20K以下。砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛，其噪声系数可低于 2 分贝。放大器的噪声系数也与晶体管的工作状态以及信源内阻有关。为了同时保证低噪声和高增益的技术达标，常采用共发射极一共基极基联的低噪声放大电路。2Advance

13、d Design SystemADS软件是Agilent公司在HP EESOF EDA软件根底上开展完善的大型综合设计软件。该软件功能多样、强大，能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计。广泛应用于通信、航天等领域。本文重点讲解利用ADS软件来设计微波低噪声放大器的仿真以及优化。1.2 微波低噪声放大器的应用低噪声放大器(LNA)主要面向的是移动通信根底设施基站应用，比方收发器无线通信卡、塔顶放大器(TMA)、组合器、中继器以及远端/数字无线宽带头端设备等应用设计，同时为低噪声指数(NF, Noise Figure)立下了新的标杆。低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控接受系统等的核心部件。L

14、、S波段的低噪声放大器通常用作遥测、遥控系统。在电子对抗、雷达侦察中，由于需要接收到的信号的频率范围无法准确得知，其实频率范围也是要侦察的内容之一，因此要求接收系机的频率范围足够大，同样的放大器的频率也被要求足够宽。另外，雷达侦测接收的是雷达发射的折射波，是单程接收；但雷达接收的是目标的回波，使得侦察机处于雷达作用的范围以外时就可以提早发现雷达目标。灵敏度越高的接收机侦察范围就越大，例如高灵敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察，用以监视敌远程导弹的发射。要提高侦察距离，就要提高接收机的灵敏度，那么需要设计高性能的低噪声放大器。3在国际卫星通信的应用中,低噪声放大器的主要开展趋向是改良性能和降

15、低本钱。由于国际通信量年复一年地迅速增加,所以必须通过改良低噪声放大器的性能来满足不断增加的通信需求。所以,要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带宽和降低其噪声系数。4从经济观点出发,卫星通信整个系统的本钱必须减少到能与海底电缆系统相竞争。降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星通信系统本钱的一种最有效的方法,因为地面站天线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。 另一方面,在国内卫星通信应用中,重点放在低噪声放大器的不用维修特性以及低噪声和宽带性能,因为在这些系统中越来越广泛地采用无人管理的工作方式,特别在电视接收地面站中更是如此。卫星通信用的低噪声放大器可以分为两种类型低噪声参量放大器和场效应

16、晶体管低噪声放大器。这些低噪声放大器用在几个频段内,包括4GHz,12GHz和毫米波频段。宽带低噪声放大器的实现又有很多种类型。SiGe工艺具有优异的射频性能，更由于其较高的性价比，被广泛应用于移动通信、卫星定位和RFID等市场；SiGe工艺还可以与常规的数字模拟电路相集成，制造出功能完整的SoC芯片。目前采用SiGe材料制作射频集成电路已成为国际上的研究热点。实现前端的低噪声放大器是最近兴起的超宽带射频通信系统中的挑战之一。业界一直在追求完全集成的超宽带通信系统SOC，与其他工艺相比，CMOS工艺更易于系统集成,所以人们设计出了许多的CMOS工艺的超宽带低噪声放大器。1.3 微波低噪声放大器

17、的开展现状 可以对微波信号放大的元器件有很多，速调管与行波管特定用作于高功率环境下放大微波信号，并且噪声系数很高；参量放大器能够用作于低噪声的放大，然而带宽较窄；使用半导体材料的雪崩效应工作的雪崩二极管，由于其噪声较大，故根本上用作负载功率放大器；此外，还有隧道二极管、体效应二极管等微波固体器件，但隧道二极管可承受的信号功率小，容易烧毁且应用很少，而体效应二极管工作电压较低、调频噪声小故多用作于振荡器。量子放大器的噪声系数最好，但是它过于庞大并且价格昂贵。从二十世纪四十年代微波晶体管的问世，由于体积小、重量轻的特点使得其成为微波固体器件的一个重要组成局部。在六十年代中期，由于平面外延工艺的快速

18、开展，双极型晶体管也能够应用于微波射频波段。并且，随着半导体材料和工艺的迅猛开展，场效应晶体管也应用于微波射频频段之中。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。在过去的三十几年里，低噪声经历了飞速的开展。在80年代时期，低噪声放大器的噪声指标已经非常优秀了，但由于体积重量均较大，功耗也比拟大等缺点，卫星地面终端对低噪声、重量轻、低功耗以及高可靠性同时提出了要求，当时的低噪声放大器还很难做到各项技术指标的达标。随着分子束外延(MBE)和金属有机化合物化学汽相淀积(MOCVD)等晶体生长技术、“能带工程原理在器件设计中的成功应用，还有电路匹配技术与器件工艺技术的开展，人

19、们研制出了很多新型的半导体器件。除去砷化钾的场效应晶体管(GaAsFET)之外，其中的高性能晶体管有高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。1981年法国ThomsonCSF公司研制成功第一个低噪声HEMT，在10GHz条件下，NF为2.3dB，Ga为10.3dB。在接下来的五年里，HEMT已取得了明显的进步，成为公认的最适于毫米波应用的低噪声器件之一。在60GHz下，用GaAs基的HEMT器件能够到达NF1.7dB，Ga7.6dB。InP-HEMT在1987年问世之后的几年里，噪声性能已提高到令人惊奇的程度，是目前毫米波高端应用最好的低噪声器件。在60GHz下，InP-H

20、EMT能够到达NF0.9dB，Ga8.6dB。目前，利用HEMT制作的多级低噪声放大器已广泛用于卫星接收系统、电子系统及雷达系统。到了90年代，随着晶体材料技术与微细加工技术的逐渐成熟，毫米波MMIC进入实用化阶段。57长期以来，射频电路的工艺是以GaAs、SiGe衬底的BiCMOS/Bipolar工艺作为主导地位的，主要是因为其高截止频率、高增益以及相对较低的噪声系数。但是，在通信电路中的基带处理和数字信号处理一般都利用集成度较高的CMOS工艺，所以工艺的不兼容性长期以来成为了影响射频集成电路开展的主要因素。近些年人们对硅基深亚微米CMOS工艺技术不断研究，使得MOS晶体管的各项技术指标得到

21、了显著的改善。例如，MOSFET的截止频率可以到达150GHz，这使得利用CMOS工艺可以制作射频集成电路。另外，和传统的射频工艺相比，CMOS工艺的优势相当明显高集成度(与基带、数字信号处理模块工艺兼容)、低本钱。所以CMOS射频集成电路成为当前的研究的主流。作为射频前端的关键模块的LNA，国内外的学者都对其进行了细致的研究。其中DerekH.Lee对深亚微米下的LNA的噪声性能作了详细研究，他们所提出的功耗约束下的噪声优化法被许多的研究者所采用。之后P.Aadreani提出了在功耗约束条件下的噪声与功率同时匹配的方法，改善了LNA的噪声优化技术。近几年来，线性化技术也是一个研究的热点，提高

22、LNA的线性度的方法有经典的导数叠加技术与改良的导数叠加技术，它们主要是利用偏置在不同工作区的晶体管相并联，以抵消他们的三阶非线性分量，从而提高三阶交调点。81.4 本次毕业设计的意义和主要工作内容 低噪声放大器， 顾名思义为噪声系数很低的放大器。通常用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统灵敏度。13在放大微弱信号的场合，放大器自身产生的噪声对信号的干扰可能比拟严重，所以希望减小这种噪声，以到达提高输出的信噪比的目的。微波低噪声放大器是微波通信系统的前端装置，能够直接接收从天线发出的微波信号，并对其进行放大。整个微

23、波通信系统的噪声系数几乎完全受微波低噪声放大器的噪声系数的影响，所以对其噪声的优化是一个相当重要的局部了。低噪声放大器在微波通信，卫星地面接收，卫星遥感，雷达，GPS接收机等当代信息通信系统中都有着非常重要的应用，因此本设计具有着一定的实际意义。 本次毕业设计采用惠普公司的AT32021晶体管，在确定了噪声系数、稳定因子、增益系数和输入输出驻波比等各项参数指标要求的情况下进行静态工作点扫描、S参数扫描、计算输入输出阻抗、制作输入输出匹配网络并进行优化以及偏置电路的仿真设计。本次制作微波低噪声放大器的各项指标参数为：低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz，带宽80MHz。通带内的增益到达11dB

24、。通带内的噪声系数小于3。通带内K1，绝对稳定。通带内的输入驻波比小于1.7。通带内的输出驻波比小于2.2。系统内的特性阻抗选为50。微带线基板的厚度设置为0.8mm，基板的相对介电常数设置为4.3。9二低噪声放大器的理论根底在低噪声放大器的设计中，通常需要考虑很多技术指标，其中最重要的就是稳定性、增益、输入输出驻波比和噪声系数。2.1 放大器的稳定性 在设计微波低噪声放大器时，需要着重考虑电路的稳定性，这与低频电路的设计方法完全不同。稳定性是指放大器抑制环境的变化信号中心频率、温度、源和负载变化，维持正常工作的能力，由于反射波的存在，微波放大器在某些工作频率或终端条件下有产生振荡的倾向，不再

25、发挥放大器的作用，因此需要使得电路在中心频率时稳定因子K1是非常必要的。10放大器的二端口网络如图2.1所示，由于反射波的存在，设源的反射系数为，负载的反射系数为，二端口网络输入端的反射系数为，二端口网络输出端的反射系数为，假设反射系数的模大于1，传输线上的反射波的振幅将比入射波的振幅大，从而导致整体电路的稳定因子K1,即绝对稳定。2.2 放大器的功率增益对输入信号进行放大，是放大器最主要的任务，所以在设计低噪声放大器的仿真设计中，增益有着相当重要的地位。放大器的转换功率增益为 2.3可以得到以下结论：(1)，此为晶体管的增益。(2)，此为输入匹配网络的有效增益。(3)，此为输出匹配网络的有效

26、增益。92.3 低噪声放大器输入输出驻波比信源和晶体管之间以及晶体管和负载之间的匹配程度对输入输出驻波比有影响，一般情况下，低噪声放大器的输入和输出驻波比需要维持在一定的指标下。低噪声放大器的输入输出驻波比可以表示为 2.42.4 低噪声放大器的噪声系数(1) 在标准室温(=290K)下，假设输入端电阻R在放大器的输出端产生的热噪声为，那么放大器的噪声系数就可以定义为放大器总输出噪声和的比值，用F表示。 (2.5)(2) 噪声系数F也可以使用另一种物理意义来表示。 (2.6)为放大器输入端的额定信噪比，为放大器输出端的额定信噪比，噪声系数F也可以由放大器输入端额定信噪比与输出端额定信噪比的比值

27、来确定。(3) 二端口放大器的噪声系数还可以表示为 (2.7)式中： 为晶体管的等效噪声电阻； 为晶体管的源导纳； 为得出最小噪声系数的最正确源导纳； 为时晶体管的最小噪声系数。9132.5 S参数的定义S参数是用来表达元器件的各个端口的传输与反射关系的物理量。由于表达的是电压波，所以可以用入射波电压与反射波电压来反映S参数。为了准确定义S参数，在这规定二端口网络的入射波电压为，反射波的电压为i=1,2。现在就可以用S参数来表示二端口网络的入射波电压与反射波电压的线性关系了。 2.8 2.9其中，是输出端接匹配负载时输入端的电压反射系数，是输入端接匹配负载时的反向电压传输系数，是输出端接负载匹

28、配时的正向电压传输系数，是输入端接负载匹配时输出端的电压反射系数。2.6 S参数的物理意义S参数的测定需要在输入输出端口匹配的前提下进行。根据反射系数的定义： 2.10 由此可以得到： 2.11 由此可得回波损耗： 2.12 同样的，令输入端口匹配时可得： 2.13 令端口2匹配，可得是正向的电压增益，是正向的功率增益。同理，令端口1匹配，可得为反向的电压增益，为反向的功率增益。三低噪声放大器的仿真本文将首先给出低噪声放大器的技术指标，并且根据技术指标选择适宜的晶体管，之后再利用ADS2021软件设计微波低噪声放大器的仿真，最后通过优化来实现符合技术指标的微波低噪声放大器。3.1 低噪声放大器

29、的设计指标低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz，带宽80MHz。通带内的增益到达11dB。通带内的噪声系数小于3。通带内K1，绝对稳定。通带内的输入驻波比小于1.7。通带内的输出驻波比小于2.2。系统内的特性阻抗选为50。微带线基板的厚度设置为0.8mm，基板的相对介电常数设置为4.3。3.2 选取晶体管本次毕设选择惠普公司的AT32021晶体管，通过查询DataSheet可以确定AT32021能够作为低噪声放大器的仿真晶体管。3.2.1 创立工程首先要在ADS2021中创立一个低噪声放大器工程，本次毕业设计的所有内容都将保存在这个工程里面，创立工程的步骤如下。(1) 启动ADS2021软件

30、，弹出软件的主视窗。 (2)选择主视窗中的File菜单Newworkspace，弹出工作空间主视窗，填写适宜的英文路径，点击Finish。3.2.2 创立原理图(1)选择主视窗中的File菜单NewSchematic，在文件名中填写DC_curve，并在Schematic Design Templates中选择BJT_curve_tracer，点击OK完成。这样就完成了创立低噪声放大器晶体管工作点扫描的原理图，新建的原理图DC_curve会自动翻开。原理图是带有BJT_curve_tracer，带有这个模版的原理图可以自动完成晶体管静态工作点扫描的工作，原理图DC_curve如图3.1所示。3

31、.2.3 在ADS元器件库中选取晶体管 在ADS2021的元器件库中选取晶体管，选取“AT32021晶体管的步骤如下。(1) 单击原理图工具栏中的Display Component Library List按钮，翻开元器件库，元器件库窗口如图3.2所示。图3.2 元器件库窗口(2) 在元器件库窗口的Compomemt栏最上方的Search中填写“32021，在元器件库窗口可以看到这种晶体管的不同模型。(3) “32021元器件中有以sp开头的元器件和以pb开头的元器件，其中以sp开头的元器件是S参数模型，这种模型可以用来做S参数仿真，但是无法用这种模型来做直流工作点扫描，以pb开头的元器件是封

32、装元器件，此类器件可以用来做直流工作点扫描。(4) 选择以pb开头的元器件pb_hp_AT32021_19950105做直流工作点扫描，选择以sp开头的元器件sp_hp_AT32021_5_19950105做晶体管S参数扫描。通过这两个元器件来了解AT32021的各项技术指标，并且通过这两个元器件设计微波低噪声放大器的仿真。3.2.4 晶体管静态工作点仿真(1) 翻开原件库，找到“AT32021元器件。选择里面的元器件pb_hp_AT32021_19950105，然后单击原理图画图区，将所选元器件pb_hp_AT32021_19950105切换至原理图画图区当中。(2) 把元器件pb_hp_A

33、T32021_19950105放置到原理图中，并与模版中的扫描模版元器件按如图3.3的方式连接起来，构成晶体管工作点的扫描电路。图3.3 晶体管工作点扫描的电路(3) 将参数扫描控制器(PARAMETER SWEEP)中的Start项修改为Start=0。(4) 单击原理图工具栏中的仿真按钮，执行仿真动作，仿真结束后，数据显示的视窗会自动弹出。(5) 因为使用的是仿真模版，毕设需要的仿真结果已经自动出现在数据显示的视窗中，如图3.4所示，这是BJT直流工作点的扫描曲线。图3.4 BJT直流工作点扫描曲线3.2.5 晶体管的S参数扫描重新创立一个新的原理图S_Params，在此原理图里面进行晶体

34、管的S参数扫描，采用的晶体管是以sp开头的元器件sp_hp_AT32021_5_19950105。(1) 在原理图的主视窗中选择File菜单NewSchematic，输入新建的原理图名称为S_Params，在Schematic Design Templates中选择S_Params，完成晶体管S参数扫描原理图的创立步骤。(2) 晶体管S参数扫描的原理图是带有模版的，模版为S_Params，带有这个原理图可以自动完成S参数的仿真工作，原理图S_Params如图3.5所示。图3.5 带有晶体管S参数扫描模版的原理图(3)单击原理图工具栏中的Display Component Library Lis

35、t按钮，翻开元器件库，元器件库窗口的Compomemt栏最上方的Search中填写“32021，选择以sp开头的元器件sp_hp_AT32021_5_19950105用来做晶体管S参数的扫描。(4) 将元器件sp_hp_AT32021_5_19950105切换至原理图画图区当中，并与模版中的S参数扫描模版按照如图3.6所示的方式连接起来，构成晶体管S参数扫描的电路。图3.6 晶体管S参数扫描电路(5) 双击S参数扫描控件SP，将控件的各项参数修改如下。 频率扫描的起始值设为0.1GHz。 频率扫描的终止值设为5.1GHz。 频率扫描的步长值设为0.01GHz。(6) 单击原理图工具栏中的仿真按

36、钮，执行仿真，在仿真结束后，数据显示视窗将会自动弹出。(7) 由于使用的是仿真模版，需要的仿真结果已经自动出现在数据显示视窗中，如图3.7所示，图中给出了4个S参数的曲线。图3.7 晶体管参数仿真曲线(8) 双击S参数的仿真控件SP，选定其中的Calculate Noise选项。(9) 重新执行S参数仿真，仿真后查看晶体管的噪声系数，噪声系数如图3.8所示。图3.8 噪声系数nf(2)曲线3.2.6 晶体管选取总结(1) 根据以上的各类分析可以看出，晶体管参数指标如下。 所选晶体管sp_hp_AT32021_5_19950105的频率范围是0.15.1GHz，满足所选技术指标。 通带内的噪声系

37、数为2.047，满足技术指标。 通带内的增益细数不满足技术指标。 通带内的输入驻波比不符合制定的技术指标。 通带内的输出驻波比不符合制定的技术指标。(2) 综上所述，可以得出以下结论。 频率范围和噪声系数符合制定的技术指标，故可以选取AT32021晶体管。 通带内增益、输入输出驻波比不符合技术指标，需要添加输入输出匹配网络，通过输入输出匹配网络以及优化来实现这三项指标的达标。3.3 SP模型的仿真SP模型的设计一半是放大电路设计的初级局部。在对封装模型设计之前，首先要对SP模型进行设计。通过预先进行SP模型设计仿真，可以获得电路的大概指标，另外对SP模型进行设计不需要考虑偏置电路，只考虑射频信

38、号即可。本小节将运用SP模型元器件sp_hp_AT32021_5_19950105来设计低噪声放大器。需要通过添加输入输出匹配网络以实现设计目标。3.3.1 创立原理图下面将重新创立一个新的SP模型的原理图，单击菜单栏中的File菜单NewSchematic，在文件名中输入S_Params_1，将SP模型低噪声放大器的原理图命名为S_Params_1。3.3.2 搭建原理图并仿真SP模型的输入输出阻抗(1) 点击原理图工具栏中的Display Component Library List按钮，在Component栏中填写“AT32021，查找并选择以SP开头的元器件sp_hp_AT32021_

39、5_19950105,将该元器件切换到原理图画图区当中。(2) 在S参数仿真元器件面板上，选择元器件负载终端Term，两次插入到原理图的画图区当中。在这定义负载终端Term1为输入端口，负载终端Term2为输出端口。(3) 在原理图的工具栏中单击接地符号的按钮，将地线(GROUND)3次插入到原理图的画图区当中，使得两个负载终端Term以及晶体管的发射机接地。(4) 点击工具栏中的Insert Wire按钮，把原理图中的两个负载终端Term1及Term2与SP模型元器件按照如图3.9的方式连接起来。 图3.9 可用于仿真SP模型元器件参数的原理图(5)在S参数仿真元器件的面板上，选择输入阻抗测量空间Zin插入到原理图中，输入阻抗测量控件Zin如图3.10所示。图3.10 输入阻抗测量元件(