S波段场效应管低噪声放大器的设计仿真(2)
Advanced Design System(ADS)软件是Agilent公司在HP EESOF EDA软件基础上发展完善的大型综合设计软件，它功能强大，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，是射频工程师的得力助手。本文着重介绍如何使用 ADS 进行低噪声放大器的仿真与优化设计。
1.3 本课题的研究主要内容
低噪声放大器是无线接收机前端的重要部分，其主要作用是放大微弱信号，尽量使放大器引入的噪声减小。由于它处于接收机放大链的前端，因此，对整个系统来讲是非常重要的。它的噪声系数、增益和线性度等指标对整个射频接收机系统的性能有重要影响，其中噪声系数几乎决定了整个接收机的噪声性能。接收机灵敏度公式如下所示：
（1.1）
式中：k为波尔兹曼常数， 为温度，B为带宽， 是系统正确解调出接收信号所需的最小输出信噪比，Fn为噪声系数。
由上式可以看到，在影响接收机灵敏度的几个因素中，在常温下 是不变的，带宽B和 是由接收机结构决定的。当然也可以通过改变接收机结构来改变B和 或者采用低温来降低 ，本课题主要讨论噪声系数对接收机灵敏度的影响，不考虑温度的影响。
本课题对低噪声放大器的多种设计方法进行了研究，查阅了大量的资料，总结了前辈的设计经验，运用美国Agilent公司的高级设计软件 ADS2008 仿真，设计了一个在2.45GHz的频率范围内满足指标要求的低噪声放大器，研究了偏置电路的设计，较详细的利用smith圆图设计匹配网络，，并且对偏置电路对整个电路的影响进行了讨论。
第二章主要介绍低噪声放大器的一些理论知识，包括史密斯圆图的定义和阻抗匹配方法，S参数的定义及其仿真原理，长线阻抗匹配的分类及其要点和微带线理论及参数公式。
第三章主要介绍低噪声放大器设计中的主要性能指标，包括中心频率，带宽，噪声系数，增益，稳定性和输入输出驻波比。
第四章主要介绍原理图的设计方法步骤以及仿真结果,包括静态工作点的仿真，偏置电路的设计，第一级最小噪声匹配，第二（三）级最大增益匹配电路的设计和最终低噪声放大器的原理图的仿真。
2 低噪声放大器理论综述
2.1 史密斯圆图
史密斯图是一款用于电机与电子工程学的图表，主要用于传输线的阻抗匹配上。采用双线性变换，将z复平面上实部r=常数和虚部x＝常数，两族正交直线变化为正交圆，并与：反射系数| |=常数和虚部x＝常数套印而成。
图2.1 史密斯圆图
用归一化的负载阻抗来表示反射系数：
（2.1）
归一化的负载阻抗和 之间的关系是一一对应的。所以画在史密斯原图上的曲线只不过是在 平面上画出的常数电阻和电抗的等值线。当中的 代表其线路的反射系数，即S11， 是归一负载值，即 / 。 是电路的负载值， 是传输线的特性阻抗值，通常会使用50Ω。图表中的圆形线代表电阻抗力的实数值，即电阻值，中间的横线与向上和向下散出的线则代表电阻抗力的虚数值，即由电容或电感在高频下所产生的阻力，当中向上的是正数，向下的是负数。图表最中间的点(1+j0)代表一个已匹配的电阻数值，同时其反射系数的值会是零。图表的边缘代表其反射系数的长度是1，即100%反射。在图边的数字代表反射系数的角度(0~180度)和波长 (由零至半个波长)。
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