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随着通信技术的日新月异,性能优异的射频电子器件正发挥着越来越重要的作用。放大器作为射频通信领域中的重要元器件,它的设计性能也伴随着现代无线电子技术的进步而越来越先进。作为当前最新、最流行的通信技术,基于通用移动通信技术的长期演进标准下的第四代移动通信正迅速被广大用户所认可。为4G通信设备设计有着卓越性能的低噪声放大器就很有必要。但是当前移动通信设备的低噪放大多属于窄带器件,难以满足 LTE全频段需要;或者增益小、噪声系数大性能难以保证;或者设计电路尺寸大难以集成。这些都制约着4G通信技术的发展。因此设计一款高性能的满足LTE标准的全频段的低噪放就被提到了设计日程。 本文正是基于这一需要,设计了一款通用于当前LTE标准下的宽频段、低噪声系数、高增益的低噪声放大器。论文研究了与低噪放设计相关的微带线理论、阻抗匹配理论以及耦合器设计理论,引入了低噪放设计过程中非常重要的噪声系数、增益及稳定性等指标参数,利用传输线方程及Smith原图法进行了输入输出阻抗的匹配设计,利用单电源法进行了电路的偏置设计,在窄带器件的基础上利用平衡式结构进行整体性能的完善。本文针对宽带LNA设计难度大的问题,提出了采用兰格耦合器的平衡式结构电路。由于兰格耦合器具有在宽带条件下耦合性能好的优点,使得LNA的带宽由窄带的200MHz拓宽到800MHz。经过对所设计低噪放的电路原理图及板图进行仿真,该LTE宽带低噪放电路工作频率在1860MHz~2660MHz之间,增益大于13.5dB,噪声系数小于1.3dB,输入端反射系数小于-25dB,输出端反射系数小于-28dB,输入输出端口驻波比小于1.2。 本文在设计过程中,采用了Avago公司的ATF-58143作为有源放大器件,利用强大的射频电路EDA设计软件ADS完成电路的整体设计及仿真。在电路设计时,尽可能少地采用电感等较难集成的元器件,加上兰格耦合器可以在较小的尺寸下实现较好的信号耦合,这些都为减小电路尺寸做出了贡献。在该设计中,最终的电路板图尺寸为40mm×35.6mm,较很多同类型的低噪放电路,尺寸减小明显。数据证明该低噪放的设计性能均达到了西电超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室的基础预研项目“××通信设备射频电磁防护技术研究”设计指标。