毕业论文-低噪声功率发大器

第页（1）稳定系数均大于1，表明系统处于绝对稳定状态；（2）噪声系数nf（2）满足：nf(2)<2，表明系统的噪声系数达到指标；（3）输入驻波比满足：VSWR1<1.5<1.6，表明输入驻波比达到指标；（4）输出驻波比满足：VSWR2<1.53<1.8，表明输出驻波比达到指标；（5）增益G>11.5，表明增益达到指标。至此，使用方法二设计的低噪声放大器达到规定指标，SP模型设计完成。小结：运用方法二进行低噪声放大器需要一定的理论基础，比如史密斯圆和匹配原理等。相比于方法一而言，方法二过程较为复杂。但是，只要理解了需要运用的知识，其实设计的过程只需要顺着理论来实现。这种方法思路清晰，目的明确，可以方便地根据实际要求对其进行改善，效果较理想，更容易让人理解。4.4对电路进行二级级联在完成了低噪声放大器的设计后，尝试着对用微带线进行匹配的电路进行二级级联，观察它们的指标参数。下图为进行二级级联后的参数图：图4.19S参数曲线图4.20输入输出驻波比图4.21噪声系数图4.22稳定性其中，红色曲线为二级低噪声放大器的曲线，蓝色曲线为单级低噪声放大器的曲线。由图中可以看出，在进行二级级联后，放大器的增益得到增大，但噪声系数也提高了，稳定性良好。级联后输入驻波比在大概2.03.GHz处比未级联前高，而输出驻波比在大概小于1.99GHz时小于未进行级联时的输出驻波比。5结论ADS的功能强大，具有简明直观，应用范围广的特点，可以提供各种射频微波电路的仿真以及优化设计。并且，可以对S参数进行仿真，方便快捷地得到电路的噪声系数、稳定性、输入输出驻波比和增益等。对于微带电路中所遇到的数学问题,不管它是多么复杂，ADS软件都能够在较短的时间内提出设计结果。低噪声放大器作为接收机最前端的电路模块，对整个接收机系统的性能无论是噪声还是增益等都起到相当重要的作用。低噪声放大器的主要作用就是对天线由空中接收到的微弱的信号进行放大，并且减小噪声的干扰。在低噪声放大器的设计过程中，噪声系数对整个系统的噪声抑制能力起着决定性的作用。从我们之前所学的知识和文章中可以知道，最大功率增益和最小噪声系数是不能够同时获得的，因此在大部分情况下，我们只能选择牺牲一项而保全另一项指标以达到设计要求。低噪声放大器的主要指标有：放大增益、噪声系数、反射系数、输入输出驻波比、动态范围等。此外，还需考虑低噪声放大器的中心频率、稳定性等。在低噪声放大器的设计中，为了让放大器能够达到预定的指标，匹配电路是必不可少的。低噪声放大器不只要达到一定的增益，还要减小噪声。所以，在设计匹配电路时，要注意两者之间的协调。当然，在对这两个参数进行改善时，其他指标也会发生改变。本次主要是通过ADS软件对低噪声放大器进行设计。低噪声放大器的设计流程主要是：（1）设定低噪声放大器的指标目标：频率：2GHz50MHz，放大器绝对稳定；增益：大于11；噪声系数：小于2；输入驻波比：小于1.6；输出驻波比：小于1.8；（2）在ADS器件库中选择适合的晶体管，即sp_hp_AT-41511_2_19950125；测试晶体管的参数，判断所选晶体管是否符合要求，其中，在测试晶体管的直流工作点时，由于sp_hp_AT-41511_2_19950125不能进行直流扫描，所以选用pb_hp_AT41511_19950125来进行直流工作点的测试，并对sp_hp_AT-41511_2_19950125的S参数、稳定性、噪声系数等进行了测试；（4）设计初步电路，即为加入匹配电路前的电路，测试其各项指标，包括其输入阻抗，并针对测试结果对需要改进的参数进行确定；（5）加入输入输出匹配电路。其中匹配网络的设计方法有两种：方法一主要是通过ADS的控件插入和数据计算等实现的匹配，这种方法方便快捷；而方法二则主要是通过Smith圆对电路进行设计，其中也使用到了ADS的一些工具，这种方法思路清晰，易于与所学知识结合起来，容易理解。在输入输出匹配电路设计完成后，对电路进行优化和改善；测试此时的参数，与指标目标进行对比，结果符合要求，设计完成。本次设计采用ADS软件进行电路设计，并对电路进行了优化。实现了在1.95GHz——2.05GHz的频率范围内，噪声系数小于2,输入驻波比小于1.6，输出驻波比小于1.8，增益大于11，放大器处于绝对稳定状态。在本次的设计中，关键是匹配网络的设计。不同的匹配方式设计出的电路也有所不同，方法一采用的是微带线的方式进行匹配，而方法二则是通过串联电感并联短路电容的方式进行匹配。同时，还发现了ADS对电路设计而言是很方便的，里面有很多功能可以让我们方便快捷的设计电路。在完成了本次单级低噪声放大器的设计后，我尝试着将所设计的放大器进行级联。其结果如附录所示。图1与图3分别为其S参数曲线与噪声系数曲线，由图可以看出，在增加了一级之后，放大器的增益明显增大了，但与此同时，噪声也随之增大了。这就验证了我们之前提到的，噪声系数与增益不能同时得到改善，增益的增大也就意味着噪声系数也随之增大。由图4可以看出，二级级联后的稳定性良好。此时的输入输出驻波比与单级低噪声放大器时相比，在某些频率范围内较小，但在某些频率范围内较大，如图2所示。而S11明显比单级时增大，S12明显减小。本次设计让我对低噪声放大器有了更深的了解，复习和学习到了许多的知识。在设计的过程中要经常查找之前的课本，在这个过程中，更加深了对专业知识的学习。这次设计业让我了解到了低噪声放大器的参数指标，了解了要设计一个低噪声放大器要考虑到噪声和增益。同时，也学习了ADS的使用，虽然刚学的时候遇到了一些问题，但在使用其进行设计的时候是比较方便的。致谢这篇论文耗时三个多月。主要消耗的时间是在设计上，当然，写论文也花了一定的时间。这篇论文能够完成，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学，以及一直以来支持着我的家人，帮助我、鼓励我的结果。首先，我要感谢我的指导老师——李元良老师。李老师认真负责，及时通过开会、微信联系、电话联系等各种方式加强指导，并按照学校要求及时通知我们在规定时间内上交相关资料；下发毕业设计任务书后，李老师就开会布置任务，指导我应该查阅哪些文献资料和书籍；在毕业设计开题阶段，李老师在设计的总体思路和设计框架方面进行了指点，并指导我完成了开题报告的撰写；进入设计阶段后，老师及时给予我很多指导。从选题和确定方向到之后的方案修改，再到最终定稿，李老师都给我提供了许多宝贵建议，让我受益匪浅。尤其是在设计匹配电路的过程中，由于对ADS还不是那么熟悉，有些操作是老师帮忙找到并推荐的。在此谨向李老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！其次，要感谢湖南大学所有给2011级电子信息工程专业的我们任课的老师，你们不仅给我们传授了知识，也让我们学习到了许多生活的态度，我相信大学四年的积累一定会让我一生都受益匪浅。在这次设计中，遇到了许多问题，有软件使用方面的，也有一些知识方面的。在刚开始使用ADS时，以为器件库中的器件是齐全的，后来要用晶体管的时候才发现有些管子在软件刚安装完成后是没有的，需要将其导入才可以使用。导入方法由于版本问题，在网上找了几天才找到适合的方法。刚学习使用软件时，还是要动手操作才能学会，只是看教程没有亲自动手学习效果好。在之后设计电路时，也遇到了许多问题，比如设计匹配网络的问题，我发现对于匹配网络有许多不同的设计方法，有的方式简洁，有的思路脉络清晰，在仔细查阅资料后，对匹配网络的设计进行了许多次的尝试。当然，除此之外，我还遇到了许多问题，毕竟能够熟练运用一个软件并了解其大部分功能及器件并不是一件短时间可以解决的事，只有在遇到问题的时候才能发现有这种工具和方法可以解决这一问题。而这些问题的解决，离不开资料的查阅。在这里，我要深深地感谢为我提供了许多资料书籍的湖南大学图书馆以及现代发达的网络。当然，对于家人，我也充满了感激。在我因为设计遇到问题，论文写地不顺畅而烦躁时，是你们给了我理解、支持与鼓励，让我能够继续下去。同样的，我也很感谢陪着我