低噪聲放大器（low noise amplifier，LNA）是射頻接收機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，足夠高的增益克服后續各級（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，由于處于接收機的最前端，其抑制噪聲的能力直接關系到整個接收系統的性能。因此LNA的指標越來越嚴格，不僅要求有足夠小的低噪聲系數，還要求足夠高的功率增益，較寬的帶寬，在接收帶寬內功率增益平坦度好。該設計利用微波設計領域的ADS軟件，結合低噪聲放大器設計理論，利用S參數設計出結構簡單緊湊，性能指標好的低噪聲放大器。

　　1 設計指標

　　下面提出所設計的寬帶低噪聲放大器需要考慮的指標：

　　（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使噪聲系數滿足要求。

　　（2）噪聲系數：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，FN=O dB。較低的FN可以通過輸入匹配到最佳噪聲匹配點和調整晶體管的靜態工作點獲得。由于是寬帶放大器，難以獲得較低的噪聲系數，這就決定了系統的噪聲系數會比較高。

　　（3）增益為25．4 dB。LNA應該有足夠高的增益，這樣可以抑制后面各級對系統噪聲系數的影響，但其增益不宜太大；避免后面的混頻器產生非線性失真。

　　（4）增益平坦度為O．3 dB。指工作頻帶內增益的起伏，低噪放大器應該保持一個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。

　　（5）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，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良好的增益平坦度，也要犧牲一定的端口駐波性能。

　　（6）穩定度。它是保證放大器正常工作的基本條件。當放大器的輸入端和輸出端的反射系數模都小于1（即|Γ1|《1，|Γ2|《1） 時，不論源阻抗和負載阻抗如何，網絡都是穩定的，稱為絕對穩定；反之，則稱為相對穩定。對條件穩定的放大器，其負載阻抗和源阻抗不能任意選擇，而是有一定的范圍，否則放大器不能穩定工作。根據以上的論述，該設計的重點是保證在較寬帶寬內噪聲系數低和增益平坦。為保證上述設計指標的實現，采用了兩級級聯的設計方案：第一級根據噪聲最小設計輸入匹配電路獲取優良噪聲系數；第二級根據功率最大準則設計輸出匹配電路以獲取最大的放大增益。設計LNA一般選擇砷化鎵場效應晶體管（GaAsFET），其優點是頻率高，噪聲低，開關速度快以及低溫性能好。本文即是選用NEC公司的砷化鎵異質結場效應晶體管NE3210S01。