LNA设计

弗里斯公式（Friis's formula）

用于计算级联系统（多个放大 / 处理阶段串联）的总噪声因子（total noise factor） 。

Fi：第 i 级的噪声因子（无量纲比值，非分贝形式 ），衡量单级自身噪声贡献。

Gi：第 i 级的可用功率增益（同样是无量纲比值 ），体现信号放大能力。

第一级噪声直接叠加，后续级噪声需 “除以” 前面所有级的增益（因信号被放大后，后续噪声相对影响被削弱 ），体现了前级（尤其第一级）对总噪声影响更大的设计逻辑 —— 要降低总噪声，优先优化前级的低噪声、高增益。

噪声系数（Noise Figure，NF）

• 物理意义：系统使信噪比恶化的程度 ，NF 越小（理想为 0dB ），说明信号经过系统后噪声增加越少，性能越好 。

设计规格 

围绕系统应用需求，结合链路预算systemview、信号环境、成本等因素综合推导，

频率	2.35-2.45GHz
Gain	>14dB
S11(回波损耗）	<-15dB
S22	<-15dB
目标噪声系数	<1.4dB
P1dB	>10dBm
OIP3	>20dBm

每种技术的优缺点

维度	MMIC	MIC（混合微波集成）	RFIC
集成方式	全单片集成（有源、无源都在单芯片）	混合集成（芯片 + 基板元件互联）	硅基单片集成（常含射频 + 数字电路）
工艺选择	以 GaAs、GaN 等化合物半导体为主	基板（PCB、陶瓷）+ 芯片混合	以 CMOS、BiCMOS 硅基工艺为主
工作频率	微波 - 毫米波（高频段，如 1GHz ~ 100GHz + ）	微波频段（与 MMIC 部分重叠）	中高频 - 微波（相对稍低，如 300kHz ~ 60GHz ，侧重消费电子频段 ）
核心优势	高频性能优（低损耗、高功率）	灵活（可按需组合元件、调整电路）	高集成度、低成本（适配大规模量产）
典型应用	雷达、卫星通信、毫米波系统	微波测试设备、部分军工模块	手机、WiFi、蓝牙、基站射频前端

设计实例

下载并安装晶体管

在网上下载ATF54143元器件模型

直流分析

加入DC_FET_T,开始仿真，选择直流工作点

偏置电路设计

选择”Transistor BIasi"中的”DA_FETBias",根据datasheet的典型值设置该控件。

执行Amplifier中的”Transistor Utility",直接【Design】，ADS自动生成偏置电路。

稳定性分析

添加隔直电容和扼流电感->换成实际真实的器件（ATC）

加入”MaxGain"和”StabFact“控件，查看K是否大于1

若K<1,在源极加入负反馈（小电感）->用微带线代替->用layout文件生成的Components代替

噪声系数圆和输入匹配

打开S参数仿真控件里的计算噪声功能->data里的NFmin就是一个能通过输入匹配网络达到的最小噪声。

在原理图中加入"NsCircle"\"GaCircle"两个控件，单频点仿真在数据显示窗口画出噪声圆和增益圆，考虑噪声系数最小的点记下最小噪声系数阻抗。

利用DA_SmithChartMatch和“SMith Chart Utility”做阻抗匹配。

仿真结果中，若nf(2)=NFmin，说明该点的噪声系数已经达到最优化。

最大增益的输出匹配

添加Zin控件并设置Zin1=zin(S22,PortZ2)。

数据显示窗口查看S22的实部虚部。

利用SmithChartMatch工具做输出匹配电路。

匹配网络实现

将理想微带线全部替换成实际微带线。

版图设计

• 设计ATF54143、0603、0805的封装
• 在原理图中作替换
• 原理图Generate/Update layout
• 手工调整布局和布线
• 设置Substrate为RO4003，加入hole层
• 在接地的地方加入接地孔
• 去掉所有分立元件加port
• 生成Component

原理图-版图联合仿真

将Component导入原理图并加上所有器件。