低噪声放大器设计
线性仿真
内容说明
设计一个低噪声放大器（LNA） 元件特性测试 稳态电路调节 输入、输出匹配电路调节 LNA总电路特性测试
技术指标
工作频率：5GHz 增益：＞10dB 噪声系数：＜1.2dB 稳定性：无特别要求
器件测试
创建原理图，命名为Device 在元件库选择器件，富士FHX35LG，则自动
-0.2 -0.4
-0.6 -0.8 -1.0
-2.0
Swp Min 0.1GHz
测量增益参数
创建图表：Two Port Gain，测S21、MSG 重设频率坐标：取消Auto，设起始值为0
40 30 20 10
0 0
Two Port Gain
DB(|S[2,1]|) Device
DB(MSG) Device
1
3
RES ID=R2 R=300 Ohm
TLIN ID=TL1 Z0=75.4 Ohm EL=90 Deg F0=5 GHz
PORT P=1
Z=50 Ohm
RES ID=R3 R=20 Ohm
RES ID=R1 R=450 Ohm
PORT P=2 Z=50 Ohm
CAP ID=C1
C=100 pF
S[1,1] Stable Device
Swp Max 20GHz
3.0 4.0 5.0
10.0
-3.0 -4.0 -5.0
-10.0
-0.2 -0.4
-0.6 -0.8 -1.0
-2.0
Swp Min 0.1GHz
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
0
Stability Data
B1 Stable Device K Stable Device
-2.0
Swp Min 0.1GHz
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0
0.2 0.4
0.6 0.8 1.0
2.0
Outport Port
Swp Max 20GHz
S[2,2] 3.0 Device 4.0
5.0
10.0
-3.0 -4.0 -5.0
-10.0
PORT P=1 Z=50 Ohm
CAP ID=C1 C=100 pF
IND ID=L1 L=2.5 nH
PORT P=2 Z=50 Ohm
IND ID=L2 L=4.37 nH
L1、 L2 为可调受限变量，设置如下：
说明: 元件属性设置与变量 调节器是相互对应的。
调节L1、L2 ，在噪声、增益、匹配之间 找个平衡点
5
10
15
20
Frequency (GHz)
工作点，5GHz
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
Two Port Noise Parameters
DB(NF) Stable Device DB(NFMin) Stable Device
5
10
15
20
Frequency (GHz)
圆图测量
改变接地点类型：
SUBCKT ID=S1
NET="FHX35LG"
1
2
3
说明:双击打开元件 属性对话窗。
重设符号，选择FET类型： 说明:此时仅显示3节 点的元件符号。
添加端口
PORT P=1 Z=50 Ohm
1
PORT P=2 Z=50 Ohm
2
SUBCKT ID=S1 NET=FHX35LG
增益圆
-0.6 -0.8 -1.0
-2.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0
0.2 0.4
0.6 0.8 1.0
2.0
Input Port Of Device
NFCIR[2,0.5] Stable Device GAC_MAX[1,2] Stable Device S[2,2] Input Matching Circuit
3
设置频率
0.1GHz～20GHz，步长0.1GHz：
说明:必须要点击Apply 才能设定好频率。
查看元件数据
在晶体管符号上点右键，选open subcircuit， 可查看线性s参数、噪声数据等
说明:参数都是可以编辑的，注意！
测量端口参数S11、S22
创建图表：Input port，Output port
0.2 0.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0
0.6 0.8 1.0
2.0
Input Port
S[1,1] Device
Swp Max 20GHz
3.0 4.0 5.0
10.0
-3.0 -4.0 -5.0
-10.0
-0.2 -0.4
-0.6 -0.8 -1.0
RES ID=R3 R=20 Ohm
PORT P=2 Z=50 Ohm RES ID=R1 R=450 Ohm
说明: R1、R2、R3为 可调电阻。
调节结果
0.2 0.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0
0.6 0.8 1.0
2.0
Input Port
测量噪声系数圆NFCIR，稳定性圆SCIR1,测 量类型为circle。
潜在不稳定区
Input Port
Swp Max 20GHz
NFCIR[1,0.45] Stable Device
SCIR1 Stable Device
Swp Min 0.2GHz
说明:可重设频点的范围、步 长，以减少显示的曲线数。
DB(NFMin) Device
5
10
15
20
Frequency (GHz)
测量噪声参数
创建图表：Two Port Noise Parameters，测 K、B1，测量类型为linear
在K参数曲线上标注出K＝1的频点
1.5
1
0.5
说明: 不要选dBs
单位。
0
0
Stability Data
11.763 GHz 1
B1 Device
K Device
5
)
创建稳态电路
创建原理图：Stable Device，调节
PORT P=1 Z=50 Ohm
SUBCKT ID=S1
NET="FHX35LG" 2
1
3
RES ID=R2 R=300 Ohm
TLIN ID=TL1 Z0=75.4 Ohm EL=90 Deg F0=5 GHz
DB(|S[2,2]|) Amplifier
5
10
15
20
Frequency (GHz)
Noise
10
9
DB(NF)
8
Amplifier
7
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Frequency (GHz)
Done!
IND ID=L1
L=2.18 nH
PORT P=2
Z=50 Ohm
PORT P=1 Z=50 Ohm
CAP ID=C1 C=100 pF
LNA总电路
PORT P=1 Z=50 Ohm
1
SUBCKT ID=S1
NET=Stable Device
21
21
PORT P=2 Z=50 Ohm
2
SUBCKT ID=S2
5
10
15
20
Frequency (GHz)
测量噪声参数
创建图表：Two Port Noise Parameters，测 NF、NFmin，测量类型为noise
重设频率坐标：设起始值为0
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0 0
Two Port Noise Parameters
DB(NF) Device
SUBCKT ID=S1
NET="FHX35LG" 2
1
3
RES ID=R3 R=20 Ohm
PORT P=2 Z=50 Ohm
RES ID=R1 R=450 Ohm
PORT P=2
Z=50 Ohm
RES ID=R2 R=300 Ohm
TLIN ID=TL1 Z0=75.4 Ohm EL=90 Deg F0=5 GHz
-0.2
-0.4
-3.0 -4.0 -5.0
-10.0
Swp Max 5GHz
3.0 4.0 5.0 10.0
Swp Min 5GHz
噪声圆
输出匹配
添加输出匹配电路：Output matching circuit， 调节使得增益值最大。
PORT P=1
Z=50 Ohm
CAP ID=C1
C=100 pF
输入匹配
添加输入匹配电路：Input matching circuit，
频率设为5GHz
SUBCKT ID=S2
NET=Input Matching Circuit
PORT P=1
Z=50 Ohm
SUBCKT ID=S1
NET=Stable Device
1
21
2
PORT P=1 Z=50 Ohm
NET=Input Matching Circuit