2.1 低噪声放大器技术及一般设计方法

实例1：基于AT-41511的低噪声放大器设计

AT-41511是Agilent公司的一款NPN型三极管，主要工作频带为800MHz～2.6GHz，其主要指标如图2-1所示。

图2-1 AT-41511低噪声放大器主要指标

图2-1 AT-41511低噪声放大器主要指标（续）

可以看出在1.5～1.7GHz频段内，VCE为2.7V时，AT-41511单级增益12.5dB，NF为1.4dB。由于单级增益比较小，通过两级AT-41511级联来提高增益。其中第一级AT-41511按照最小噪声系数匹配，第二级AT-41511按照最大增益匹配。下面介绍设计仿真过程。

（1）打开ADS 2008，在原理图中选择DesignGuide-Amplifier中的S-Parameter Simulations，单击S-Params，Noise Fig，Gain，Stability，Circles，and Group Delay模板，该模板可以同时仿真低噪放的S参数、噪声系数、增益、稳定性等。选择摸板后在元件库中选择晶体管参数sp_hp_AT-41511；为了提高放大电路的稳定性，可以在输出端与地之间并联500Ω电阻，如图2-2所示。

图2-2 AT-41511低噪声放大器S参数设计模板

单击【Simulate】按钮进行仿真，仿真结果如图2-3所示。

图2-3 S参数、K、GAIN以及最佳NF匹配阻抗仿真结果

仿真结果中Matching For Gain是最大增益时的输入、输出阻抗，Matching For Noise Figure是最小噪声时的输入、输出阻抗。这样可以得到第一级的输入、输出阻抗和第二级的输入、输出阻抗。

（2）根据仿真的最小噪声系数时的输入、输出阻抗值，在ADS 2008中选择smith圆图工具设计第一级放大器的输入、输出阻抗匹配电路；根据仿真的最大增益时的输入、输出阻抗值，在ADS 2008中选择smith圆图工具设计第二级放大器的输入、输出阻抗匹配电路。smith圆图阻抗匹配设计工具如图2-4所示。

图2-4 smith圆图阻抗匹配设计工具

smith圆图阻抗匹配设计工具计算得到了匹配电路的形式和电感、电容值。

（3）根据smith圆图阻抗匹配设计工具计算结果搭建两级AT-41511级联放大电路，调整第一级的输出匹配和第二级的输入匹配，来优化两级AT-41511之间的驻波，优化后得到两级AT-41511级联放大电路，如图2-5所示。

图2-5 两级AT-41511级联放大电路

单击【Simulate】按钮进行仿真，仿真结果如图2-6所示。

图2-6 仿真结果

可以看出，两级AT-41511级联放大电路在1.5～1.7GHz频段内，在VCE=2.7V，IC=5mA的偏置条件下，可以提供1.8dB的NF、25dB的GAIN，并且在工作频段内级联放大电路工作稳定。