射频选做实验2-有源器件的设计及实现-电路实现及测试.ppt

有源器件的设计及实现-电路实现及测试,-低噪声放大器,实验目的,了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。掌握低噪声放大器的制作及调试方法。,实验内容,了解微波低噪声放大器的工作原理。使用ADS软件设计一个低噪声放大器，并对其参数进行优化、仿真。根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。,低噪声放大器设计的基本原则,低噪声放大器(LNA)位于射频接收系统的前端，其主要功能是将来自天线的低电压信号进行小信号放大。前级放大器的噪声系数对整个微波系统的噪声影响最大，它的增益将决定对后级电路的噪声抑制程度，它的线性度将对整个系统的线性度和共模噪声抑制比产生重要影响。对低噪声放大器的基本要求是：噪声系数低、足够的功率增益、工作稳定性好、足够的带宽和大的动态范围。,低噪声放大器设计的基本原则,放大器中放大管的选择一般来说选取低噪声放大管通常从以下2个方面进行考虑：微波低噪声管的噪声系数足够小，工作频段足够高，一般晶体管的fT一般要比工作频率高4倍以上。微波低噪声管要有足够高的增益和足够高的动态范围。输入输出匹配电路的设计原则 在设计时同样需要考虑到放大器的稳定性问题。,低噪声放大器实现的步骤,用ADS软件设计低噪声放大器,用ADS软件设计低噪声放大器,晶体管直流工作点的扫描,用ADS软件设计低噪声放大器,晶体管S参数扫描,用ADS软件设计低噪声放大器,SP模型仿真设计,用ADS软件设计低噪声放大器,封装模型仿真设计（1）直流工作点的选择（2）偏置电路的设计,绘制电路版图,仿真完成后要根据结果用Protel软件绘制电路版图，绘制版图时要注意以下几点：偏置电路的设计和电源滤波电路的设计。所用电路板是普通的双层板，上层用来绘制电路，下层整个作为接地。根据版图的大小尺寸要求调整功分器两边50欧姆阻抗线的长度，便于安装在测试架上在绘制版图时受加工精度的限制，尺寸精度到0.01 mm即可，线宽要大于0.2mm。各个接地点要就近接地。由于制板时实际线宽往往要比设计线宽小0.01mm左右，在绘制版图时要考虑这个问题。,低噪声放大器的制作与调试,对照设计版图检查加工好的微波电路板（包括微带线尺寸，电源输出，沉铜孔的位置等），并按照所用的电路元件表准备元器件。按照电路原理图进行焊接，首先焊接放大器的供电部分，通电检查电压正确后再焊接其他无源器件（电阻，电容，电感），最后将晶体管按正确方式焊接。在检查焊接无误后，将电路板安装到测试架上，接通直流电源测量放大器的直流工作点，并进行调整，使其满足设计要求。,低噪声放大器的制作与调试,对放大器的各项指标进行测试。需要测试的参数主要有以下几个S11，S22：输入、输出端的反射系数S21：传输系数，由此可测得放大器的增益噪声系数将测试结果与仿真结果相比较，并看其是否满足设计指标。若不满足设计指标，则对结果进行分析后，通过调整元器件的参数（电容，电感，电阻的值），使其达到设计指标。,思考题,稳定系数为什么要在包括通带的全频域内满足条件？设计低噪声放大器的匹配电路和其它匹配电路有什么不同的地方？Sp模型能否进行I-V特性曲线仿真，仿真得到的结果能否代表这一器件的实际I-V特性？如果要减小低噪声放大电路的尺寸，可以采取哪些措施？,