低噪聲放大器（low noise amplifier，LNA）是射頻接收機(jī)前端的重要組成部分。它的主要作用是放大接收到的微弱信號(hào)，足夠高的增益克服后續(xù)各級(jí)（如混頻器）的噪聲，并盡可能少地降低附加噪聲的干擾。LNA一般通過傳輸線直接和天線或天線濾波器相連，由于處于接收機(jī)的最前端，其抑制噪聲的能力直接關(guān)系到整個(gè)接收系統(tǒng)的性能。因此LNA的指標(biāo)越來越嚴(yán)格，不僅要求有足夠小的低噪聲系數(shù)，還要求足夠高的功率增益，較寬的帶寬，在接收帶寬內(nèi)功率增益平坦度好。該設(shè)計(jì)利用微波設(shè)計(jì)領(lǐng)域的ADS軟件，結(jié)合低噪聲放大器設(shè)計(jì)理論，利用S參數(shù)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，性能指標(biāo)好的低噪聲放大器。

　　1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

　　下面提出所設(shè)計(jì)的寬帶低噪聲放大器需要考慮的指標(biāo)：

　　（1）工作頻帶：10～13 GHz。工作頻帶僅是指功率增益滿足平坦度要求的頻帶范圍，而且還要在全頻帶內(nèi)使噪聲系數(shù)滿足要求。

　?。?）噪聲系數(shù)：FN《1．8 dB。FN表示輸入信噪比與輸出信噪比的比值，在理想情況下放大器不引入噪聲，輸入／輸出信噪比相等，F(xiàn)N=O dB。較低的FN可以通過輸入匹配到最佳噪聲匹配點(diǎn)和調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)獲得。由于是寬帶放大器，難以獲得較低的噪聲系數(shù)，這就決定了系統(tǒng)的噪聲系數(shù)會(huì)比較高。

　?。?）增益為25．4 dB。LNA應(yīng)該有足夠高的增益，這樣可以抑制后面各級(jí)對(duì)系統(tǒng)噪聲系數(shù)的影響，但其增益不宜太大；避免后面的混頻器產(chǎn)生非線性失真。

　　（4）增益平坦度為O．3 dB。指工作頻帶內(nèi)增益的起伏，低噪放大器應(yīng)該保持一個(gè)較為平坦的增益水平。由于是寬帶放大器，使得增益平坦度比較小，應(yīng)該在高頻段匹配電路，使頻帶低端失配，從而改善放大器的增益平坦度。

　?。?）輸入／輸出匹配。為了滿足良好的噪聲性能，輸入端口通常失配。此時(shí)，增益將下降，端口駐波比性能變差。此外，由于微波晶體管自身增益大約是以每倍頻程下降6 dB，為了獲得工作頻帶內(nèi)良好的增益平坦度，也要犧牲一定的端口駐波性能。

　?。?）穩(wěn)定度。它是保證放大器正常工作的基本條件。當(dāng)放大器的輸入端和輸出端的反射系數(shù)模都小于1（即|Γ1|《1，|Γ2|《1） 時(shí)，不論源阻抗和負(fù)載阻抗如何，網(wǎng)絡(luò)都是穩(wěn)定的，稱為絕對(duì)穩(wěn)定；反之，則稱為相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)條件穩(wěn)定的放大器，其負(fù)載阻抗和源阻抗不能任意選擇，而是有一定的范圍，否則放大器不能穩(wěn)定工作。根據(jù)以上的論述，該設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證在較寬帶寬內(nèi)噪聲系數(shù)低和增益平坦。為保證上述設(shè)計(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，采用了兩級(jí)級(jí)聯(lián)的設(shè)計(jì)方案：第一級(jí)根據(jù)噪聲最小設(shè)計(jì)輸入匹配電路獲取優(yōu)良噪聲系數(shù)；第二級(jí)根據(jù)功率最大準(zhǔn)則設(shè)計(jì)輸出匹配電路以獲取最大的放大增益。設(shè)計(jì)LNA一般選擇砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GaAsFET），其優(yōu)點(diǎn)是頻率高，噪聲低，開關(guān)速度快以及低溫性能好。本文即是選用NEC公司的砷化鎵異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管NE3210S01。