2 低噪声放大器设计
2.1晶体管的选择和下载
低噪声放大器的性能取决于有源器件的噪声特性和匹配网络的设计。HP公司的ATF35176是一种低噪声砷化镓PHEMT器件，在理想的工作点下，在12GHz以下噪声系数为0.75 dB以下，是一款适用于工作在2~18 GHz的低噪声放大器，所以本设计选择了此种晶体管。另外考虑放大器的增益指标，由于ATF35176单级增益可以达到为18dB，而本设计要求增益达到15dB，所以只需要单级电路就可以达到指标。
ADS2009自带的元器件库里含有ATF35176元器件模型，不需要下载和安装。
2.2直流分析
设计第一步是确定晶体管的直流工作点，根据ATF35176的datasheet设置DC_FET控件的参数，连接原理图后进行仿真。从ATF35176的数据手册可以得到噪声Vds和Ids的关系，从而确定静态工作点。在6GHz时，当Vds=3V且Ids=20mA时，此时增益大约为16dB，能满足设计要求，那么晶体管的直流工作点就设为Vds=3V，ds=20mA。
图2.1 ATF35176的datasheet
图2.2 直流分析原理图
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图2.3 ATF35176的直流特性
2.3偏置电路的设计
创建一个新的原理图，在原理图中放入ATF35176的模型和DA_FETBias控件，选择Transistor Bias Utility设置偏置电路的属性。仿真后有三个偏置电路可以选择。有两个网络里面，晶体管的源极是有电阻的，但通常低噪放大器的设计中，源级只接反馈电感（微带线），所以选用第一个偏置网络。选定网络后，得到了偏置子电路，按照子电路画出偏置原理图，其中偏置子电路中一些电阻值不是常规标称值，仅是理论计算结果，用相近的常规标称值代替。
图2.4 偏置电路原理图
图2.5 偏置子电路
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图2.6 完成后的偏置电路原理图
2.4稳定性分析
1.进行S参数的仿真，添加控件Term、StabFact、MaxGain。放大器的直流和交流之间的通路要添加射频直流电路，它的实质是一个无源低通电路，使直流偏置信号能传输到晶体管引脚，而晶体管的射频信号不能进入直流通路，在这里先用【DC_Feed】直流电感代替。同时，直流偏置信号不能传到两端的Term，需加隔直电容，【DC_Block】隔直电容代替。
图2.7 加入理想直流扼流和射频扼流的原理图
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图2.8 最大增益和稳定系数曲线
仿真结束后，显示MaxGain1和Stabfact1两个图表中观察，从图2.8我们可以看出，在5.8GHz时，最大增益为18.042dB，稳定系数为K=0.646，绝对稳定系数K＜1，说明电路不稳定。
2.当电路不稳定时，可以采用负反馈电路形式解决问题，提高绝对稳定系数。本次设计中在漏极添加串联电感作为负反馈。通过反复调节反馈电路，也就是串联电感的数值，使其在整个工作频率范围内稳定。
图2.9 晶体管源级添加负反馈后的原理图
图2.10 最大增益和稳定系数曲线
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