S波段低噪聲放大器的ADS仿真與設計

摘要：介紹低噪聲放大器設計的理論基礎，并重點介紹了低噪聲放大器的主要性能指標：噪聲系數、功率增益、駐波比、穩定性等。以ATF38143晶體管為例介紹了ADS仿真軟件設計低噪聲放大器的方法和主要步驟。采用三級級聯結構設計出滿足指標的S波段低噪聲放大器鏈路。該放大器鏈路的指標為噪聲系數小于1.2，功率增益大于50dB，增益平坦度小于0.5dB，VSWR小于1.8的低噪聲放大器，帶寬為6MHz，并具有一定的帶外抑制能力。

關鍵詞：低噪聲放大器；噪聲系數；ATF38143；ADS；S波段

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.2.008式中NFmin為晶體管最小噪聲系數，由放大器的管子本身決定；Γopt、RN、和Γs分別為獲得NFmin時最佳源反射系數、晶體管等效噪聲電阻、晶體管輸入端的源反射系數。由上式可知當Γopt=Γs時，噪聲系數最小。但這種情況下通常駐波比較大或者增益比較小。因此實際設計中在三者之間取折中以滿足放大器的多項設計指標。對多級放大器而言，其噪聲系數的計算公式為：NF=NF1+（NF2-1）/ G3+（NF3-1）/G1G2+？？，其中，NFn為第n級放大器的噪聲系數；Gn為第n級放大器的增益。由上式可知，多級級聯放大電路中第一級放大器的噪聲系數對整個放大器鏈路的噪聲系數影響最大，所以第一級盡可能選擇噪聲系數較小，功率增益較高的晶體管。

功率增益

功率增益是LNA的另一個重要指

最終測試數據如表1所示。

放大器的輸入駐波比實測為1 . 6，輸出駐波比為1 . 3 5，增益平坦度為0 . 4，帶外抵制500MHz～2150MHz@43dBc、2400MHz～4000MHz@60dBc，均滿足指標。

實際測試的結果表明與仿真結果相比，噪聲系數略有增加，原因在于在ADS中整個電路的設計都是在理想無耗狀態下進行的，實際中微帶的損耗，制作的工藝誤差、接頭匹配不太理想都會影響噪聲系數。減去前置窄帶濾波器的插損，整個低噪聲放大器鏈路的噪聲系數帶內均小于0.7dB。