微博电路EDA实验报告低噪声放大器.docxVIP

低噪声放大器一、设计要求设计一个低噪声放大器，技术指标为：工作频率5GHz，增益10dB，噪声系数1.2dB，稳定性无限制。记录放大器的总电路，以及放大器的增益、匹配、噪声、稳定性等参数的测量结果。二、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件三、设计步骤1、元件特性测试：创建原理图，由元件库选择富士的Fujitsu FHX35LG管子，添加到电路图，添加2个端口，并连接到晶体管上，如图1所示，设置工作频率：0.1GHz～20GHz，步长为0.1GHz。图1 Device测量元件的S11以及S22参数，它们的圆图如图2（a）、（b）所示，测量元件的S21以及MSG（测量项为Linear Gain），测量结果如图2（c）所示(a)测量项S11（b）测量项S2105101520Frequency (GHz)Two Port Gain010203040DB(|S[2,1]|)DeviceDB(MSG)Device（c）测量项S21和MSG图2 元件测试结果测量元器件的噪声系数，测量项为NF和NF Min，测量结果如图3所示，再测量元件的稳定性数据（Stability Data）测量结果如图4所示。图3 元件噪声系数图4 元件稳定性2、稳态器件电路由Device电路添加外围电路，命名为Stable Device如图5所示，仿真并调节R1、R2的阻值，检查放大器增益模块特性的各个测量的变化情况。其中NF、NF Min的测量结果如图6所示，参数K、B1如图7所示。图5 稳态器件电路图6 稳态元件电路的噪声系数图7 稳态元件电路的稳定性由图7可以看出，此时宽带稳定器件的参数K及B1是一致的，在工作点5GHz处的各项参数的性能最佳，此时，R1为461欧姆，R2为325欧姆。保持工作频率不变，添加测量项NFCIR（噪声系数圆），SCIRI（稳定性圆），测量类型为Circle，测量结果如图8所示。图8 噪声系数圆及稳定性圆测量结果3、输入、输出匹配电路继续先前工程，将工作频率设为5GHz，创建原理图，命名为Input matching circuit，添加输入匹配电路，如图9所示，R1、R2可调。再创建放大器电路，命名为Amplifier，如图10所示，图中的右侧支路为稳定性元件电路，即图5。图9 输入匹配电路 图10 放大器电路调节输入匹配电路中的L1、L2元件，将输入匹配电路的S22匹配到NFCIR和GAC-MAX圆图中的一个中间值，使Amplifier电路的S11尽量靠近圆图中心，NF尽量小，S21尽量高。此时L1=2nH，L2=2.77nH。添加一个简单的输出匹配电路，创建原理图，命名为Output matching circuit，电路如图11所示，在放大器电路Amplifier中加入输出匹配电路，如图12所示，图中的右侧支路即为新添加的输出匹配电路。 图11 输出匹配电路 图12 放大器电路添加放大器Amplifier电路的增益及匹配参数测量图，命名为Gain And Match，测量项为S21、S11、S22，调节L1使放大器的增益（S21）最大。4、放大器电路继续先前工程，最终的放大器总电路如图12所示，各支路如前所述，将工作频率改为最初的宽频带范围，0.1GHz～20GHz，步长为0.1GHz，增益及匹配测量图Gain and Match结果如图13所示。图13 增益及匹配测量图添加放大器电路Amplifier的噪声系数测量图，命名为Noise，测量项为NF，测量结果如图14所示。图14 噪声测量图添加放大器电路Amplifier的稳定性测量图，命名为Stability，测量项为K、B1（将y轴取log），测量结果如图15所示。图15 稳定性测量图分析上面的结果，可以看出，在工作频率为5GHz时，该低噪声放大器的增益大于10dB，噪声系数小于1.2dB，基本上符合设计要求。