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低噪声放大器在无线通信、雷达、遥测遥控和电子对抗系统中作为接收机前端的第一级部件,其性能决定了接收机的抗噪声特性。如今各种科技产品不断更新换代,对低噪声、高增益、高动态范围、高可靠性的低噪声放大器的需求也越来越迫切,因此,对低噪声放大器进行研究具有重要意义。本文首先介绍了低噪声放大器的研究背景和发展现状,列举了国内外几家公司的低噪声放大器产品的性能参数,又介绍了低噪声放大器理论,包括低噪声放大器的性能指标和设计方法,然后开始对平衡式低噪声放大器进行设计、仿真、优化、绘制版图、加工实物、测试和调试。本文设计的低噪声放大器的工作频段为1.8~2.2GHz,为同时满足对噪声系数、增益和驻波比的要求,放大器采用平衡式结构。与单端低噪声放大器相比,平衡式低噪声放大器的端口匹配比较好,能够获得较好的驻波比,而且放大器的动态范围、可靠性和稳定性也得到提高,从而使噪声系数得以降低。考虑到版图设计的难度,本设计选用分支线定向耦合器。首先设计了单级平衡式低噪声放大器,晶体管选用AVAGO公司的ATF-54143,应用ADS软件对放大器的偏置电路、稳定电路和匹配电路进行了设计,并与两个定向耦合器相连构成单级平衡式低噪声放大器,经过仿真和优化,得到了合理的设计方案,加工实物后,经不断调试,最终获得了较好的测试结果,噪声系数小于0.7dB,增益大于15dB,输入输出驻波比小于1.5。为进一步提高增益,设计了两级平衡式低噪声放大器,第二级驱动放大器选用AVAGO公司的晶体管ATF-50189,通过ADS软件对驱动放大器的偏置电路、稳定电路和匹配电路进行了设计,并与第一级低噪声放大器进行级联仿真,最后将级联后的放大器与两个定向耦合器相连构成两级平衡式低噪声放大器,仿真优化后加工实物,经过反复调试,最终测得在工作频带内,放大器的噪声系数在0.67dB~0.72dB,增益为24.78dB~25.31dB,输入输出驻波比均小于1.5。