基本信息
- 项目名称：
- 基于ADS仿真的低噪声放大器研究分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 目前在低噪声放大器的设计方法上，主要是应用软件仿真来设计电路以满足指标要求。针对900M附近的频段，由于集总参数和微带线电路，都有可取性及弊端。本文基于ADS仿真软件设计了低噪声放大器放大器及级联的带通滤波器，通过对比研究分析，得出两种方案所适用的场合。在性能指标上也做出了进一步优化，尤其是输入输出驻波比, 级联带通滤波器后，指标接近于1。
- 详细介绍：
- 在整个通信领域，针对不同的频带，可以采用不同的方法进行LNA的设计。从频段上来看，900M属于特高频（UHF）。从整个无线电频谱划分来看，虽然此频率较高，但还是处于射频低端。在设计低噪声放大器过程中，因为其高频特性，我们无法忽略集总参数其本身就是一个频率的函数，它们所产生的寄生参数在电路中必须予以考虑，基于以上原因，采用集总参数设计的低噪声放大电路往往可变性较大，集总参数值的精度往往在实际中也达不到设计的精度，只能取近似值，这给后期调试带来了很大的工作量。与集总参数对比，采用微带线设计低噪声放大器是另外一个选择，它的优点是制造费用省，重量轻，适用的频带宽。由于900M处于射频低端，其波长较长，为0.33m左右，对于便携式终端的应用，器件尺寸的大小是设计时要重点考虑的因素。由于该频段在射频应用中大多都是在便携式产品领域，我们必须注意当封装尺寸小到一定程度的时候，芯片便会出现意外。从以上分析可以看出，两种方法都有其可取性，也有其弊端。本文正是基于上述原因，采用两种方案设计了低噪声放大器及其后级带通滤波器，性能指标好，并且对这两种方案进行了对比分析，从而提出了最佳设计方案。
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撰写目的和基本思路
- 低噪声放大器（LNA）在通信领域应用广泛，它的主要功能是提供足够且适当的增益来放大天线接收端的无线信号，由于其处于接收机的第一级，并且本身的噪声系数较低，在级联后级电路后能改善系统的噪声系数，因而低噪声放大器设计的好坏对于接收机的性能起着至关重要的作用,针对不同频带，可采用不同方法设计LNA。
科学性、先进性及独特之处
- 从整个无线电频谱划分来看,900M属于特高频（UHF）。在设计低噪声放大器过程中，采用集参数和微带线两种方法都有其可取性，也有其弊端。本文采用这两种方案设计了低噪声放大器及其后级带通滤波器，性能指标好，并且对这两种方案进行了对比分析，从而提出了最佳设计方案。
应用价值和现实意义
- 在900M~930M频段范围内，个人通信系统，GPS等很多电子设备都工作在这个频段内，低噪声放大器应用很广泛，在该频段内，采用集总参数和微带线搭建低噪声放大器都有其可取性，也有其弊端。本文基于ADS仿真软件，采用以上两种方案设计频带范围在900M~930M的低噪声放大器及其后级带通滤波器，对这两种方案进行研究分析，在综合其性能指标、后期调试等诸多因素前提下，提出最佳的低噪声放大器设计方案。
学术论文摘要
- 低噪声放大器（LNA）在通信领域应用广泛，针对不同频带，可采用不同方法设计LNA。本文基于ADS仿真软件，采用集总参数和微带线两种方案设计了频带范围在900M~930M的低噪声放大器及其后级带通滤波器，并对这两种方案进行研究分析，在综合其性能指标、后期调试等诸多因素前提下，提出了两级放大的低噪声放大器设计方案，在级联带通滤波器后，系统噪声系数能达到1.56，输入驻波比达到1.040，输出驻波比达到1.001。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1][美]M.M拉德马内斯.射频与微波电子学.北京：科学出版社，2006：427-452 [2][美]Roter J.Weber. 微波电路引论.北京：电子工业出版社，2005:229-236 [3][美]Richard Browns.射频和微波混合电路.北京：电子工业出版社，2006:36-40 [4]陈邦媛.射频通信电路.北京：科学出版社，2006:162-198 [5]赵建勋 陆曼如 邓军.射频电路基础.西安：西安电子科技大学出版社，2010:100-115 [6]李智群 王志功.射频集成电路与系统.北京：科学出版社，2008:198-221 [7]冯新宇 车向前 穆秀春.ADS2009射频电路设计与仿真.北京：电子工业出版社，2010 [8]陈艳华 李朝晖 夏玮.ADS应用详解.北京：人民邮电出版社，2008 [9]范博.射频电路原理与实用电路设计.北京：机械工业出版社，2006:139-151 [10] [美]Arthur B.Williams Fred J.Taylor.电子滤波器设计.北京：科学出版社，2008:121-172
同类课题研究水平概述
- 现代的低噪声放大器主要面向移动通信基础设施基站应用，例如收发器无线通信卡、塔顶放大器(TMA)、组合器、中继器及远端/数字无线头端等应用设计，目前无线通信基础设施产业正面临必须在拥挤的频谱内提供最佳信号质量和覆盖度的挑战，接收器灵敏度是基站接收路径设计中最关键的要求之一，合适的LNA选择，特别是第一级LNA可以大幅度改善基站接收器的灵敏度。 目前在低噪声放大器的设计方法上，主要是应用软件仿真来设计电路以满足指标要求。由于LNA的后级要级联带通滤波器，所以二者匹配的好坏对整个系统指标优劣有很重要的影响。本文设计低噪声放大器及其级联的带通滤波器，在系统匹配上优于现在市场上的低噪放芯片，输入输出驻波比接近于1。针对900M附近的频段，由于集总参数和微带线电路，都有可取性及弊端，通过对比研究分析，得出两种方案所适用的场合，目前还未有专门的著作对二者所设计的电路优劣性进行对比。
