微波低噪声放大器的设计与仿真(2)
由噪声级联公式我们可以得到，整个接收机系统的噪声系数受到第一级电路的噪声系数的影响最大，而如果前级增益比较大时，那么后几级的噪声系数系数影响就会比较小。因此低噪声放大器作为接收机的第一级电路，整个系统的噪声系数很大部分是由它的噪声系数和增益决定的。
在现代通信系统中，接收到的信号有时比较微弱，通常不足-100dBm，因此我们希望接收机有很高的灵敏度，并且噪声系数也可以很小。而低噪声放大器因为其位于接收机的第一级而对接收机的灵敏度和噪声系数有很大影响。最值得重视的是低噪声放大电路的第一级电路，它的作用尤其关键，它可以很好的将接收机的灵敏度加以改善，从而使接收机的接收性能得到提高。除了上述几点之外，低噪声放大器还会影响到系统的线性度，因此我们希望它的非线性度也能尽可能的小。同时，低噪声放大器的功率增益也会影响后级电路的驱动，并且可以抑制后级电路的噪声，因此它的增益也要尽量高一些。
1．2 微波低噪声放大器的发展趋势
很多器件都可以用来实现低噪声放大器。像量子低噪声放大器，晶体管低噪声放大器，还有参量低噪声放大器就会常常被用来设计低噪声放大电路。除了以上三种，还有一些低噪声放大电路应用的是行波管低噪声放大器、雪崩二极管低噪声放大器、隧道二极管低噪声放大器还有耿氏二极管低噪声放大器等，而高温超导低噪声放大器也是现在的热点之一。通过比较这些不同种类的放大器，我们发现参量放大器虽然可以用于低噪声放大电路之中，但是它的缺点是带宽比较窄；而雪崩二极管的工作原理是半导体雪崩效应的利用，由于它的噪声比较大，绝大多数情况下的应用是负阻功率放大器；此外微波固体器件如体效应二极管、隧道二极管等也可用于低噪声放大电路，但前者由于工作电压比较低、调频噪声小，因此一般用在振荡器电路中，而后者由于承受的信号功率比较小，因此容易烧毁，应用也就很少。量子放大器的噪声系数能达到最好，但是它的缺点是体积庞大，且价格较高。
在现阶段的电路设计中，微波晶体管放大器是微波低噪声放大器设计的主流。其原因在于微波晶体管放大器不仅可以做到宽带放大、噪声系数较小、而且它的稳定性能也比较好，同时它的动态范围也比较大。自从微波晶体管于上世纪四十年代问世之后，便因为它具有体积小和重量轻的优点迅速发展起来。60年代中期之后，双极晶体管随着平面外延技术的更新而得到了很好的应用。随后，场效应管也渐渐得到了广泛的应用，当然这离不开半导体技术的飞速发展。
现在的微波电路设计主要采用的有：双极性结晶体管（BJT）、砷化镓肖特基栅场效应管（GaAs MESFET）、异质结双极晶体管（HBT）、高电子迁移率晶体管（HEMT）、以及单片微波集成电路（MMIC）等。其中BJT放大器噪声系数约为3dB左右，噪声比较大，且一般用于3GHz以下，适用于频率较低的电路，同时也最便宜；而MESFET的适用频率也比较低，一般用于10GHz～20GHz；FET放大器的噪声较于BJT来说要好一些，可靠性也很好，在3GHz～18GHz的频段内使用最为适宜；HEMT放大器能够达到超低噪声，可以从C波段到毫米波段都适用，但价格较高且可靠性低于FET；MMIC单片集成放大器的增益较高，可实现宽带放大，体积小，价格也越来越低，但噪声不能实现很低。
1．3 ADS仿真软件的介绍
在二十世纪八十年代之后，微波电路技术的应用方向从传统的波导和同轴线逐渐转移到微波平面电路。但是，微波平面电路设计一直以来都是比较困难和繁琐的，这就必须工程师在实践中不停调试。市场需求的增加，使射频电路应用的频率在近年来变得越来越高。为了满足高速率信号传输要求，信道带宽也变得越来越宽，电路的各项参数要求也随之越来越严格(如低噪声放大器的噪声系数)，产品的功能则越来越多，产品尺寸要越来越小型化，而产品设计周期却相对的要求越来越短。微波电路的设计已经不能用传统的方式来完成，因此利用微波仿真软件来进行电路设计已经成为一种必然，而由美国安捷伦公司（Agilent）推出的大型EDA仿真软件ADS就凭借它强大的功能与友好的界面，成为如今微波电路设计的主流设计开发软件之一。
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