低噪声放大器的设计制作与调试

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1、微波电路CAD射频实验报告姓名班级学号实验一低噪声放大器的设计制作与调试一、实验目的（一）了解低噪声放大器的工作原理及设计方法。（二）学习使用ADS软件进行微波有源电路的设计，优化，仿真。（三）掌握低噪声放大器的制作及调试方法。二、实验内容（一）了解微波低噪声放大器的工作原理。（二）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。（三）根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。（四）对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。三、实验步骤及实验结果（一）晶体管直流工作点扫描1、启动软

2、件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。2、选择File——NewDesign…进入下面的对话框；3、在下面选择BJT_curve_tracer，在上面给新建的Design命名，这里命名为BJTCurve；4、在新的Design中，会有系统预先设置好的组件和控件；5、如何在Design中加入晶体管；点击，打开元件库；6、选择需要的晶体管，可以点击查询；7、对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型；8、以sp为开头的是S参数模型，这种模型不能用来做直流工作点的扫描；9、选择pb

3、开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。10对41511的查询结果如下，可以看到里面有这种晶体管的不同的模型11、以sp为开头的是S参数模型，这种模型不能用来做直流工作点的扫描12、选择pb开头的模型，切换到Design窗口，放入晶体管，按Esc键终止当前操作。图1BJTCurve仿真原理图13、按Simulate键，开始仿真，这时会弹出一个窗口，该窗口会现实仿真或者优化的过程信息。如果出现错误，里面会给出出错信息，应该注意查看。14、仿真结束，弹出结果窗口，如下页图。

4、注意关闭的时候要保存为适宜的名字。另外图中的Marker是可以用鼠标拖动的。由于采用的是ADS的设计模板，所以这里的数据显示都已经设置好了。一般情况下，数据的显示需要人为自行设置。图2典型仿真结果图（二）晶体管S参数扫描1、选定晶体管的直流工作点后，可以进行晶体管的S参数扫描，本节中选用的是S参数模型sp_hp_AT-41511_2_19950125，这一模型对应的工作点为Vce=2.7V、Ic=5mA；2、选择FileàNewDesign…进入下面的对话框，在下面选择S-Params，在上面命名，为

5、SP_of_spmod；3、然后新的Design文件生成，窗口如下：图3S参数仿真模型4、同上面对应操作，加入sp模型的晶体管，并连接电路如图。地的设置按上面的键即可调入。图中的Term也是在仿真中要经常用到的组件，用以表示连接特征阻抗的端口。由于sp模型本身已经对应于一个确定的直流工作点，因此在做S参数扫描的时候无需加入直流偏置。5、观察sp模型晶体管的参数显示，在此例中，标定的频率适用范围为0.1~5.1GHz，在仿真的时候要注意。超出此范围，虽然软件可以根据插值等方法外推除电路的特性，但是由于模

6、型已经失效，得到的数据通常是不可置信的。6、在本例中，要在控件中作相应的修改。7、修改好之后，点击按键，进行仿真，弹出数据输出窗口，数据输出窗口如图所示，图中以不同形式显示输出S参数。如图可见，晶体管的输入匹配并不好。图4输出S参数（三）SP模型仿真设计构建原理图：很多时候，在对封装模型进行仿真设计前，通过预先对sp模型进行仿真，可以获得电路的大概指标。sp模型的设计，通常被作为电路设计的初级阶段。1、本节首先设计sp_hp_AT-41511_2_19950125在2GHz处的输入、输出匹配。2、建立

7、新的工程文件，命名为spmod_LNA，在左侧选择S参数仿真工具栏在库中选出晶体管，放置在原理图窗口点击，放置Term1，Term2两个端口点击，设置接地点击，放置输入阻抗测试控件点击，放置S参数扫描控件修改S参数扫描控件的设置为需要值连接电路如下页图所示：图5连接好的电路图测试输入阻抗仿真，在数据输出窗口观察输入阻抗由列表中可得到2GHz点的输入阻抗为：20.083/19.829，换算为实/虚部的形式18.89＋j*6.81。图6输入阻抗表图7修改MSub值输入匹配设计：在MSub中，修改参数为需要

8、值，如图7所示下面使用ADS的综合工具，综合出匹配网络。双击进行参数编辑，频率设置为2GHz，Zin设置为需要匹配的目标值50，Zload设为前面仿真得到的晶体管的输入阻抗。选定在原理图窗口的最上一行，选择后，弹出窗口如图选择，综合完毕后，即可生成适合的匹配网络，匹配网络生成后，点击，进入匹配网络的子电路，如图8所示。图8匹配电路图图9S参数仿真结果图10输入阻抗、稳定系数、噪声系数仿真结果由以上的仿真结果可见，基本上电路已经达到了比较好的性能，如：良好