微波低噪声放大器的设计与仿真+文献综述(3)
1.3 本文研究内容和工作安排
本文先介绍了放大器和微带线的基础知识，再分析了低噪声放大器的工作指标：稳定性、噪声系数、增益、输入输出的驻波比、反射系数和动态范围。最后通过使用ADS软件设计工作在C波段的LNA，完整地说明了如何设计低噪声放大器，同时也给出了实际版图的设计。
本论文分为四章：
第一章，简要介绍了研究低噪声放大器的目的、意义和其发展历史和现状，同时对本文的研究内容和工作进行了描述。
第二章，介绍了低噪声放大器和微带线的相关基础知识。
第三章，阐述了低噪声放大器的基本工作指标：稳定性、噪声系数、增益、输入输出的驻波比、反射系数和动态范围。
第四章，详细介绍了如何使用ADS软件设计低噪声放大器，并给出设计版图。
2 低噪声放大器和微带线介绍
2.1 低噪声放大器的基本概念
放大器的基本概念是：一个微弱的电信号通过放大器后,输出电压或电流的幅得到了放大,但它随时间变化的规律不能变,即不失真。低噪声放大器与其他类型的放大器的区别就在于它更强调了放大器的嗓声系数这一个基本参数。之所以特别强调噪声系数，原因在于：随着通信技术的发展，人们对无线通信工具的要求越来越高，功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商和无线通信设备制造商的普遍追求，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，接收灵敏度由式（2.1）给出：
（2.1）
式中 为噪声系数， 为系统带宽， 为输入信号信噪比。在各种无线通信系统中，带宽、 已经给出，因此可以看出提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数 ，而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。如果其增益足够大，就能抑制后面各级电路的噪声，则整个系统的噪声系数将主要取决于放大器的噪声。低噪声放大器的性能制约了整个接受系统的性能，对于整个接收系统水平的提高，也起了决定性的作用[6]。
2.2 微带线
微带线是一种用电介质将导线与接地面隔开的传输线，是最普遍使用的平面传输线之一，微带线可以用光刻工艺制作，并且易于与其他无源和有源器件集成，因此被广泛应用于印刷电路板中。微带线的几何形状如图1.1所示，导带的宽度w是印在薄的、接地的介质基片上，基片的厚度为d，相对介电常数 ，电磁场示意图如图1.2所示。
图1.1 微带线的几何形状 图1.2 微带线电磁场示意图
微带线印制迹线的厚度、宽度和迹线与接地面间介质的厚度，以及电介质的介电常数，决定微带线特性阻抗的大小。
2 低噪声放大器的工作指标
3.1 S参数
设计中，理论分析和具体电路设计都是采用电路的S参数来分析和解决实际问题。LNA的S参数矩阵表示如方程表示：
（3.1）
其中 是LNA的输入和输出端的反射波， 是LNA的输入和输出端的入射波。
输入和输出反射系数的表达式见式3.2和3.3：
根据源和负载阻抗归一化后的源和负载反射系数见式3.4：
根据式3.4，输入和输出反射系数可简单表示如下：