微波低噪聲放大器的設計與仿真

　　2.2 放大器增益

　　放大器的增益定義為放大器輸出功率與輸入功率之比：

G=Pout／Pin (7)

　　通常提高低噪聲放大器的增益對降低整機的噪聲系數非常有利，但低噪聲放大器的增益過(guò)高會(huì )影響整個(gè)接收機的動(dòng)態(tài)范圍。所以，一般來(lái)說(shuō)，低噪聲放大器的增益確定應與系統的整機噪聲系數、接收機動(dòng)態(tài)范圍等結合起來(lái)考慮。

　　2.3 反射系數

　　由式(3)可知，當Γs=Γopt時(shí)，放大器的噪聲系數最小，NF=NFmin，但此時(shí)從功率傳輸的角度來(lái)看，輸入端會(huì )失配，所以，放大器的功率增益會(huì )降低，但有些時(shí)候，為了獲得最小噪聲，適當的犧牲一些增益也是低噪聲放大器設計中經(jīng)常采用的一種辦法。

　　另外，低噪聲放大器的輸入輸出駐波比、動(dòng)態(tài)范圍、工作頻率、工作帶寬及帶內增益平坦度等指標也很重要，設計時(shí)也需加以考慮。

　　3 電路仿真設計

　　本電路設計要求的頻率范圍為1.95～2.05GHz，噪聲系數：為Nf應小于2 dB，帶內增益為G大于10 dB，輸入，輸出阻抗為50 Ω?，F以上述指標來(lái)進(jìn)行電路晶體管的選擇以及ADS仿真。

　　3.1 晶體管的選擇

　　根據放大器的性能要求，本設計選用HP公司的AT-41511作為核心器件來(lái)進(jìn)行設計。由于在A(yíng)DS軟件中包含有這種型號晶體管的器件模型，因此，在設計和仿真過(guò)程中可以直接使用，而不必再自己建造器件模型。

　　3.2 ADS仿真綜合指標的實(shí)現

　　仿真時(shí)，可將噪聲系數、放大器增益、穩定系數全部加入優(yōu)化目標中進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)對帶內放大器增益的限制來(lái)滿(mǎn)足增益平坦度指標，最終達到各個(gè)指標要求。反復調整優(yōu)化方法并優(yōu)化目標中的權重(Weight)，也可以對輸入匹配網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行優(yōu)化。但是，對部分電路指標的優(yōu)化也可能導致其它某些指標的惡化，此時(shí)可以根據需要增加一些優(yōu)化變量。

　　圖2所示是經(jīng)過(guò)一次隨機優(yōu)化的S參數圖。

　　仿真結果表明，該電路基本上已經(jīng)達到了比較好的性能，且具有良好的輸入輸出匹配，較高的增益和穩定系數，同時(shí)噪聲系數也比較好。

　　3.3 封裝模型仿真設計

　　進(jìn)行完sp模型設計以后，還需要將sp模型替換為封裝模型來(lái)做進(jìn)一步設計。具體需要進(jìn)行的工作如下：