寬帶低噪聲放大器ADS仿真與設計

摘 要:介紹一種X波段寬帶低噪聲放大器(LNA)的設計。該放大器選用NEC公司的低噪聲放大管NE3210S01(HJFET)，采用微帶阻抗變換型匹配結構和兩級級聯的方式，利用ADS軟件進行設計、優化和仿真。最后設計的放大器在10~13 GHz范圍內增益為25.4 dB±0.3 dB，噪聲系數小于1.8 dB，輸入駐波比小于2，輸出駐波比小于1.6。該放大器達到了預定的技術指標，性能良好。

關鍵詞:低噪聲放大器; NE3210S01;噪聲系數; 匹配結構

中圖分類號:TN95 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)14-0010-04

Simulation and Design of Broadband Low Noise Amplifier Based on ADS

WANG Zheng， ZHOU Yi-guo， GUO Jun-dong

(Institute of Electronics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100080， China)

Abstract: A method of designing an X band broadband low noise amplifier (LNA) is proposed. The amplifier used NEC's HJFET NE3210S01， adopted micro-strip impedance converting matching structure and a two-stage cascade topology. The ADS software was used as a tool for design， optimization and simulation. The designed amplifier exhibited broadband operation is 10~13 GHz with noise figure <1.8 dB， the gain is 25.4 dB±0.3 dB， the input SWR <2， the output SWR<1.6.This LNA has prefect performance and meets the technical requirements.

Keywords: low noise amplifier; NE3210S01; noise figure; matching structure

0 引 言

低噪聲放大器(low noise amplifier，LNA)是射頻接收機前端的重要組成部分。它的主要作用是放大接收到的微弱信號，足夠高的增益克服后續各級(如混頻器)的噪聲，并盡可能少地降低附加噪聲的干擾。LNA一般通過傳輸線直接和天線或天線濾波器相連，由于處于接收機的最前端，其抑制噪聲的能力直接關系到整個接收系統的性能。因此LNA的指標越來越嚴格，不僅要求有足夠小的低噪聲系數，還要求足夠高的功率增益，較寬的帶寬，在接收帶寬內功率增益平坦度好。該設計利用微波設計領域的ADS軟件，結合低噪聲放大器設計理論，利用S參數設計出結構簡單緊湊，性能指標好的低噪聲放大器。

1 設計指標

下面提出所設計的寬帶低噪聲放大器需要考慮的指標:

(1) 工作頻帶:10~13 GHz。工作頻帶僅是指功率增益滿足平坦度要求的頻帶范圍，而且還要在全頻帶內使噪聲系數滿足要求。

(2) 噪聲系數:FN<1.8 dB。FN表示輸入信噪比與輸出信噪比的比值，在理想情況下放大器不引入噪聲，輸入/輸出信噪比相等，FN=0 dB。較低的FN可以通過輸入匹配到最佳噪聲匹配點和調整晶體管的靜態工作點獲得。……