射频技术及其应用实验报告
系（院）：信息与通信工程学院
专业：通信工程
班级：通信 1 0 - 2BF
实验内容：低噪声放大器设计与仿真
姓名：
学号：
序号：
完成日期： 2 0 1 3 年 1 2 月 1 5日
一、低噪声放大器设计与仿真
1、基本原理放大器可分为低噪声放大器、高增益放大器、中功率放
大器和大
功率放大器。

电路组态按工作点的位置一次分为A类、B 类、C 类3种。

A类放大器用于小信号、低噪声，通常用作接收机前端放大器和功率放
大器或功率放大器的前级放大。

B类和C类放大器电源效率高，输出信
号谐波成分高，需要有外部混合电路或滤波电路。

低噪声放大器，噪声系数很低的放大器。

一般用作各类无线电接
收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。

在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很
严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。

2、主要技术指标
1）频率范围2）增益3）噪声系数4）动态范围
3 低噪声放大器设计原则
1）放大器中放大管的选择
2）I/O匹配电路的设计原则
3）电路中需要注意的一些问题
4）低噪声放大器方便的设计手段
5）同行业低噪声放大器的发展水平
二、低噪声放大器的设计
1、晶体管直流工作点扫描
（1）创建一个新项目
①启动ADS2009，选择MainWindows.
②执行菜单命令，按照提示选择项目保存的路径和输入文件名。

③单击OK按钮，创建新项目。

④单击，新建电路原理图窗口，开始设计滤波器。

（2) 选择 Sources- Ti m e s D om ai n类→选择控件→放置到原理图
中→双击修改属性使Vdc=VCE→选择控件→放置到原理图中→双击修改属性使I dc =IBB。

（3) 选择PtobeComponent s 类→选择控件放置到原理图中→在工
具栏中选取单击图标→查找元件pb_ph_AT41511_19950125放置到原理图中。

（4)选择→选择控件放置到原理图中，双击修改属性。

（5)选择控件→放置到原理图中→双击修改属性。

（6) 单击工具栏上的VAR图标→把变量控件VAR放置到原理图上→双击该图标设置属性。

（7) 选择Si mula t i on- S_Param并放置仿真器→双击修改属性。

（8) 单击接地图标，设置接地→单击工具栏上的图标把各个元件连接成所示电路图。

（9）单击仿真按钮进行仿真。

2. 晶体管S 参数扫描
（1）新建电路原理图窗口→在工具栏选择取单击图标→查找元件sh_hp_AT415112_18850125并放置到原理图中。

（2）选择Simula t i on- S_Param类→选择控件，放置两个控件到原理图中合适放置。

（3）单击接地图标设置端口接地。

（4）单击仿真器放置到原理图中合适位置→双击修改属性。

（5）选择Simulation-D C类→选择控件D isTem p放置到原理图中→双击修改属性。

（6）单击工具栏上的，把各个元件连接成所示电路。

（7）单击仿真按钮进行仿真。

仿真结束后以不同形式显示输出S 参数。

单击数据显示窗口左侧工具栏中按钮→放置举行框到数据窗口中→弹出设置窗口→在窗口左侧的列表里选择S( 1, 1) 即S11参数
→单击按钮>>ADD>>弹出窗口设置单位（dB) 单击两次OK按钮后，S11
随频率变化的曲线。

单击数据显示窗口左侧工具栏中的按钮→放置列表窗口，并设置窗口→在窗口左侧的列表里选择S( 1, 1) 即S11参数→单击按钮>>ADD Vs . . >>可以对结果的输出格式进行高级控制，以dB 的格式显示数据。

返回原理图设计窗口，双击S_Param元件修改属性
→在Nois e 栏中选中Ca l cula t e noi s e→单击按钮OK→单击仿
真按钮重新仿真。

单击数据显示窗口左侧工具栏按钮→放置矩形图到数据窗口中→弹出设置窗口→在窗口左侧的列表里选择nf ( 2) 参数→单击按钮>>ADD>>得仿真曲线图。

3.输入阻抗测试
（1）新建一个电路原理图窗口→单击图标，查找元件s p_hp_AT41511_2_19950125并放置到原理图中。

（2）选择Simula t i on- S_Param 类→选择控件Ter m→放置两个控件
到原理图中合适位置。

（3）选择控件Zin放置到原理图中合适位置。

（4）选择仿真器SP 放置到原理图中合适位置→双击修改属性。

（5）单击接地图标，设置各端接地。

（6）单击工具栏上线段按钮没把各元件连接成如图所示。

（7）单击仿真按钮进行仿真→单击数据显示窗口左侧工具栏中的按钮→放置列表窗口中→弹出设置窗口→在黄口左侧列表里选择Zin1参数，得到Zin1与频率的关系。

4.输入匹配设计
（1）选择Tl ines- M i c ros t r i p 类→选择控件MUSB→双击修改属性。

（2）选择Pa s siveCir cui t D G-M i c ros t r i p Ci r cui t s 类→选择控件
→双击修改属性。

（3）选择仿真器放到原理图合适位置→双击在Nois e 栏中修改属性
→选中Ca l cula t e nois e 单击O K。

（4）执行菜单命令【De s ignGuide】/【Pas s iveCi r cui t】，弹出对话框→选择Pas s iveCir cuit Control W i n dow并双击→弹出如图所示的对话框→单击【De s ign】选项，匹配网络生成→单击按钮，进入匹配网络的子电路，如图所示→单击按钮，返回原理图界面。

（5）选择Si mula t i on- S_Param类→选择控件，放置两个控件到原理图中合适位置→双击修改属性Ter m2 特性阻抗为
18. 89+j * 6.81Ohm.
（6）选择控件→放置到原理图中合适位置。

（7）单击基地图标，设置各端口接地。

（8）单击工具栏上的图标，把各元件连接如图所示的电路。

（9）单击仿真进行仿真，仿真结束后会出现数据显示窗口。

（10）单击数据显示窗口左侧工具栏中按钮→放置举行框到数据
窗口中→弹出设置窗口→在窗口左侧的列表里选择S( 1, 1) 即S11
参数→单击按钮>>ADD>>弹出窗口设置单位（dB) 单击两次OK按钮后，
S11随频率变化的曲线如图
（11）用同样的方法依次显示出S11、S22、S21参数，→单击按钮A D D
→弹出窗口设置单位→单击两次按钮OK→显示S11随频率变化的曲线。

单击数据显示窗口左侧工具栏中按钮→放置列表窗口→弹出设置窗口→在窗口左侧的列表里分表选择Zinl、Nfm i n、nf( 2)参数，
数据如图所示
5、输出匹配设计
（1）单击，新建电路原理图窗口。

（2）选择Tl ines- M i c ros t r i p类→选择控件→双击分别修改属性，其中TL1、TL3元件长度 L 的变化范围是（2mmt o40m m）。

（3）选择控件，双击修改属性。

（4）选择Pa s siveCir cui t D G-M i c ros t r i p Ci r cui t s 类→选择控件
→双击修改属性。

（5）单击图标→查找元件sp_hp_AT41511_2_19950125并放置到原理图。

（6）选择Si mula t i on- S_Param类→选择控件，放置两个控件到原理图中合适位置→双击修改属性
（7）单击仿真进行仿真，仿真结束后会出现数据显示窗口。

（8）单击接地图标，设置各端口接地。

（9）连接个元器件。

（10）选择Opim/Stat/Yield/DOE类，选择控件goal放置两个控件到原
理图位置中合适位置修改属性。

选择控件放置在原理图中双击设置优化方法及次数。

（11）单击仿真按钮惊醒优化仿真，优化当Curr entEF=0迭代结束。

（12）优化后执行菜单命令Simulate/UpdateOptim izationValues,保存优化
后的变量。

（13）关闭OPTIM。

（14）单击仿真按钮进行仿真结束后出现数据窗口。

（15）单击左侧工具栏按钮，放置矩形数据窗口，添加参数，得到频
率变化曲线。

6 完整原理图（1）建立原理图
（2）仿真结果输出
7 低噪声放大器的设计与制作原理图
低噪声放大器的仿真图形
实验总结
本次实验主要是利用ADS 2009完成低噪声放大器的设计与仿真，并对其参数进行优化设计，体现ADS仿真优化的特点和优势。

在设计过程中我们需要注意以下几点，放大器中放大管的选择，I/O 匹配电路的设计原则，电路中需要注意的一些问题，低噪声放大器方便的设计手段以及同行业低噪声放大器的发展水平。

在设计过程中图像最低点的频率可能不符合要求，这就需要我们对-Param进行修改才能出现我们所要的图形，这些都需要自己去摸索，所以在这次实验中自己还是学到了很多。