1、考試安排周六上午班： 5月11日上午9：00-10：00 5月11日上午10：00-11：30 考試周六下午班： 5月11日下午2：00-3：00 5月11日下午3：00-4：30 考試1第七講：低噪聲放大器的仿真設計2學習內容低噪聲放大器的基本知識低噪聲放大器的基本指標低噪聲放大器的設計方法2.4GHz低噪聲放大器的仿真設計3低噪聲放大器的基本知識低噪聲放大器在通信系統中的作用低噪聲放大器（LNA）主要作用是放大天線從空中接收到微弱信號，減小噪聲干擾，以供系統解調出所需信息數據。天線低噪放混頻基帶解調接收本振數字信號處理Vdc4低噪聲放大器的基本知識噪聲的定義物理中的定義： 振幅和頻率上完全

2、無規律的震蕩稱之為噪聲。電子學的定義： 對于電子線路中所標稱的噪聲，可以概括地認為，它是對目的信號以外的所有信號的一個總稱。5低噪聲放大器的基本知識信噪比的定義信噪比，即SNR（Signal to Noise Ratio），又稱為訊噪比。狹義來講是指放大器的輸出信號的電壓與同時輸出的噪聲電壓的比，常常用分貝數表示，設備的信噪比越高表明它產生的雜音越少。一般來說，信噪比越高，說明混在信號里的噪聲越小，有利于提高通信系統的性能，否則相反。6低噪聲放大器的基本知識噪聲系數的定義噪聲系數定義噪聲系數物理含義：信號通過放大器之后，由于放大器產生噪聲，使 信噪比變壞，信噪比下降的倍數就是噪聲系數噪聲系數用

3、分貝表示：輸入端信號功率輸入端噪聲功率輸出端信號功率輸出端噪聲功率7低噪聲放大器的基本知識噪聲系數的定義放大器噪聲使信噪比惡化8低噪聲放大器的基本知識噪聲溫度 在某些噪聲系數要求非常高的系統，由于噪聲系數很小，用噪聲系數表示很不方便，于是常采用噪聲溫度表示： 式中，k波爾茲曼常數 ， 有效溫度，單位為k， B為帶寬，單位Hz。噪聲溫度與噪聲系數轉換關系： 為放大器噪聲溫度， ，NF為放大器噪聲系數 9低噪聲放大器的基本知識低噪聲放大器在通信系統中的作用天線低噪放混頻基帶解調接收本振數字信號處理Vdc10低噪聲放大器的基本知識低噪聲放大器在通信系統中的作用系統接收靈敏度公式系統帶寬BW和信噪比S

4、/N確定，噪聲系數NF對系統靈敏度影響起決定作用多級放大器級聯的噪聲系數公式第一級放大器對噪聲系數影響最大！11低噪聲放大器的基本知識放大器的穩定性 放大器管絕對穩定條件： K為穩定性判別系數，K1是穩定狀態，只有當3個條件滿足，放大器絕對穩定。12低噪聲放大器的基本知識保證放大器穩定工作的措施引入電阻匹配元器件，使K1引入反饋，使K1 在低噪聲放大管源極和地之間串接一個阻抗器件，構成負反饋電路。在低噪聲放大器輸出端引入 型阻性衰減器，可改善放大器穩定性。13低噪聲放大器的基本指標 低噪聲放大器技術指標輸入輸出反射系數 S11; S22噪聲系數 NF放大器增益 G穩定系數 K增益平坦度14S波

5、段低噪聲放大器的仿真設計設計指標要求：工作頻率：2.4GHz-2.5GHz頻段噪聲系數：NF10dB輸入：S11-15dB；輸出S22-6dB選用器件Avago公司ATF34143 基于PHEMT工藝的FET低噪聲放大管選用基片基片厚度：H=0.8mm基片介電常數：4.4導體層厚度：0.035mm15S波段低噪聲放大器的仿真設計設計流程：低噪聲放大管的直流特性分析確定最佳工作點低噪聲放大管的穩定性分析低噪聲放大器的輸入輸出匹配設計低噪聲放大器的仿真優化16S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 查閱ATF34143產品資料，根據LNA設計指標要求確定直流工作點17S波段低

6、噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 查閱ATF34143產品資料，根據LNA設計指標要求確定直流工作點Vds=4V，Ids=40mA時，噪聲系數較小，約0.3dB18S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 根據LNA設計指標要求確定直流工作點Vds=4V，Ids=40mA時，增益大于10dB，滿足設計指標！19S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 根據LNA設計指標要求確定直流工作點Vds=4V，Ids=40mA時，Vgs約為-0.5V！20S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 新建DC_FET_1電路圖，

7、對器件特性進行直流分析。21S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 調用ATF34143模型元器件庫中選擇34143的ph模型22S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing）電路結構 GDSS23S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 確定直流點的掃描24S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 25S波段低噪聲放大器的仿真設計直流分析（DC Tracing） 通過直流分析，確定器件的直流工作點 Vds=4V Ids=40mA Vgs=-0.53V 26S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 新建“FET_Stab

8、le”原理圖，進行穩定性分析 27S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 新建“FET_Stable”原理圖，進行穩定性分析 隔直電容扼流電感S參數模型28S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 穩定性仿真分析結果 29S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 源極加入負反饋，提高穩定性 30S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 源極加入負反饋，提高穩定性（增益下降，穩定性提高） 31S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將理想厄流電感（DC_Feed）換為實際器件 濾波去耦！32S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將理想厄流電感（DC_Feed）換為實際器件 33S波段低噪聲放大器的仿

9、真設計穩定性分析 將理想厄流電感（DC_Feed）換為實際器件 34S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將負反饋電感換為微帶線 0.4mm35S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將負反饋電感換為微帶線 36S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將理想隔直電容（DC_Block）換為實際電容 37S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將理想隔直電容（DC_Block）換為實際電容 38S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將理想隔直電容（DC_Block）換為實際電容 39S波段低噪聲放大器的仿真設計穩定性分析 將理想隔直電容（DC_Block）換為實際電容 40S波段低噪聲放大器

10、的仿真設計輸入匹配電路的設計 41S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹配電路的設計 單支節匹配42S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹配電路的設計 低噪聲管34143的輸入阻抗的計算 放置輸入阻抗計算模塊！43S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹配電路的設計 輸入阻抗（24.033-j13.047），使用單分支線匹配 44S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹配電路的設計 輸入阻抗（24.033-j13.047），使用單分支線匹配 45S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹配電路的設計 自動設計向導生成的單分支匹配線 46S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹配電路的設計 47S波段低噪聲放大器的仿真設計輸入匹

11、配電路的設計 自動設計輸入匹配仿真結果48S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 49S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 50S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 輸出端口阻抗計算（Zout=39.256-j33.87）51S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 輸出端口單支節阻抗匹配52S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 輸出端口單支節阻抗匹配53S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 自動生成的單支節阻抗匹配電路54S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 55S波段低噪聲放大器的仿真設計輸出匹配電路的設計 56S波段低噪聲放

12、大器的仿真設計電路整體仿真優化 新建“LNA_1”電路原理圖文件 57S波段低噪聲放大器的仿真設計仿真結果 58S波段低噪聲放大器的仿真設計電路整體仿真優化 59S波段低噪聲放大器的仿真設計電路整體仿真優化 優化目標設置 60S波段低噪聲放大器的仿真設計電路整體仿真優化 優化目標設置 61S波段低噪聲放大器的仿真設計電路整體仿真優化 優化目標設置 62S波段低噪聲放大器的仿真設計電路整體仿真優化結果 63S波段低噪聲放大器的仿真設計Momentum下的版圖仿真 64S波段低噪聲放大器的仿真設計Momentum下的版圖仿真 port設置為 65S波段低噪聲放大器的仿真設計Momentum下的版圖仿真 66S波段低噪聲放大器的仿真設計Momentum下的版圖仿真 67S波段低噪聲放大器的仿真設計Momentum下的