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基于EBG结构的新式超宽带低噪声电源/地平面设计

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简介：
本研究提出了一种创新性的超宽带低噪声电源/地平面设计方案，采用EBG（电磁波带隙）结构有效抑制了高频干扰，显著提升了电子设备在宽频段内的信号纯净度和系统稳定性。 通过将电磁带隙（EBG）结构加载在电源/地平面之间，并依据理论分析优化模型结构及各项参数，设计出了一种具有超宽禁带的电源/地平面。该设计能够提供-80 dB的抑制深度和10 GHz的禁带宽度，在有效减少电磁干扰的同时确保信号完整性。特别是在共用电源/地平面的情况下，可以显著降低数字电路与射频电路之间的电磁干扰问题。仿真实验验证了这一设计方案的良好效果。

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  • 基于EBG结构的新式超宽带低噪声电源/地平面设计
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    本研究提出了一种创新性的超宽带低噪声电源/地平面设计方案，采用EBG（电磁波带隙）结构有效抑制了高频干扰，显著提升了电子设备在宽频段内的信号纯净度和系统稳定性。 通过将电磁带隙（EBG）结构加载在电源/地平面之间，并依据理论分析优化模型结构及各项参数，设计出了一种具有超宽禁带的电源/地平面。该设计能够提供-80 dB的抑制深度和10 GHz的禁带宽度，在有效减少电磁干扰的同时确保信号完整性。特别是在共用电源/地平面的情况下，可以显著降低数字电路与射频电路之间的电磁干扰问题。仿真实验验证了这一设计方案的良好效果。
     
  • 基于2-6GHz的两级分布式的超宽带低噪声放大器设计.pdf
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    本文档探讨了一种在2-6GHz频段工作的两级分布式超宽带低噪声放大器的设计方案，旨在优化信号接收与处理。 这篇论文提出了一种基于分布式理论的两级超宽带低噪声放大器（LNA）设计，工作频率范围为2-6GHz，适用于超宽带无线通信系统。该设计采用分布式放大器结构，能够扩展带宽，并确保电路具有低噪声、良好的反向隔离度和平坦增益的特点。 关键技术点如下： 1. 分布式放大器结构：通过使用分布式放大器结构来扩展工作频段并保证电路具备低噪声特性、良好反向隔离和平坦的增益曲线。 2. 超宽带LNA设计：该设计方案中的LNA在2-6GHz范围内操作，适用于超宽带无线通信系统的需求。 3. ADS仿真优化技术：利用ADS仿真软件进行整个电路的设计与优化。仿真的结果显示，在2-6GHz频段内，增益保持为26.506±0.961dB的平坦值；噪声系数（NF）在0.849±0.238dB范围内波动；输入回波损耗小于-18.338dB。 技术分析包括： 1. 低噪声放大器设计：LNA作为射频接收机前端，主要任务是将从天线接收到的信号进行增益，并抑制各种类型的干扰以提高系统灵敏度。 2. 分布式理论的应用价值：通过应用分布式理论可以有效扩展工作带宽并确保电路具备良好的性能指标如低噪声、反向隔离和增益平坦性等特性。 3. ADS仿真优化设计的意义：借助ADS软件进行的仿真实验能够全面评估设计方案，为实际工程提供可靠依据。 应用场景包括： 1. 超宽带无线通信系统：该设计特别适用于工作在2-6GHz频段内的超宽带无线通信场景。 2. LNA的应用领域：LNA可以广泛应用于战场通讯、精密定位和个人局域网等领域的各种无线通信体系中。 结论指出，这种基于分布式理论的两级超宽带低噪声放大器设计方案能够满足特定频率范围内的性能需求，并且适用于多种类型的高要求无线通信应用。
     
  • 基于噪声抵消的0.5μm CMOS宽带低噪声放大器的设计
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    本文介绍了一种采用0.5微米CMOS工艺设计的宽带低噪声放大器，特别强调其在噪声抵消技术上的创新应用。该设计旨在实现高增益、低噪声系数和宽工作带宽，适用于无线通信系统的前端模块。 设计了一种应用于DRM（数字广播）和DAB（数字音频广播）的宽带低噪声放大器。该放大器采用噪声抵消结构来减少输入匹配器件在输出端产生的热噪声和闪烁噪声，实现了输入阻抗匹配与噪声优化去耦的效果。使用华润上华CSMC 0.5μm CMOS工艺完成设计实现。测试结果表明：3dB带宽范围为300kHz至555MHz；增益值为16.2dB；S11和S22参数均小于-3.6dB；噪声系数为3.8dB；输入参考的1dB压缩点功率为0.5dBm，在电源电压为5V的情况下，功耗仅为97.5mW，芯片面积则控制在了0.49mm²。
     
  • 宽带低噪声放大器的优化设计
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    本研究聚焦于宽带低噪声放大器的设计与优化，旨在探索并实现高性能、低功耗及宽频带的技术方案。通过深入分析和仿真验证，提出创新性设计方案，为无线通信系统提供关键技术支持。 本段落简要介绍了Ansoft公司的Serenade8.71仿真软件，并以47～750MHz低噪声放大器设计为例，详细阐述了使用该软件进行分析与优化设计的过程。最终获得如下结果：工作频带为47～750MHz，噪声系数低于0.5dB，增益达到73.9dB，增益平坦度在±0.5dB范围内。本段落旨在为RF电路设计师提供参考，展示如何利用仿真软件进行高效的电路CAD设计。 低噪声放大器（LNA）位于接收机系统的前端，在发射与接收系统中扮演着重要角色。其性能的优劣直接影响整个设备的表现，特别是对接收机灵敏度的影响尤为显著。
     
  • 基于ADS的宽带低噪声放大器毕业设计.doc
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    本毕业设计文档探讨了以ADS软件为工具，设计并优化了一款适用于宽带应用的低噪声放大器。通过理论分析与仿真验证，实现了高性能宽带放大器的设计目标。 在本次毕业设计项目中，我们开发了一种基于ADS（Advanced Design System）的宽频低噪声放大器。这种放大器具备低噪音、高增益以及工作电流小的特点，并且采用了Agilent公司生产的ATF55143型低噪声增强赝配高电子迁移率晶体管作为核心部件。 设计过程中，我们结合了两种负反馈技术和宽带匹配技术以优化性能参数。这两种技术的运用分别有助于降低放大器的噪音系数和提升带宽及增益水平。 此外，在本项目中还利用ADS软件进行了详细的设计、仿真与优化工作。通过使用该软件工具，我们可以有效地模拟并调整放大器的各项指标，确保最终产品的高效性和准确性。 与此同时，我们采用了微带线匹配技术来进一步提高放大器的性能表现和稳定性。这项技术的应用能够减少信号损耗及反射现象的发生，并且有助于维持系统的稳定运行状态。 所设计的低噪声放大器适用于包括卫星通信、雷达通讯以及移动电话在内的多种微波通讯领域。由于其出色的低噪音特性和高增益能力，该产品非常适合上述应用场景中的使用需求。 在电路的设计阶段，我们运用了Protel99软件进行布局规划，并且最终将其制作于FR4基板上以实现物理原型。测试结果显示：该放大器的增益大于36dB、平坦度小于±3dB、噪声系数低于1.2dB以及工作电流不超过60mA；同时，其驻波比也控制在了1.8以下。 本设计基于负反馈技术和宽带匹配技术，并利用Avago公司的ATF-54143型PHEMT晶体管开发出了适用于微波通信领域的放大器电路。此设计方案能够满足卫星通讯、雷达通讯及移动电话等多个领域的需求，为提高系统性能和可靠性提供了技术支持。
     
  • 基于ADS的宽带低噪声放大器仿真与设计
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    本研究聚焦于利用ADS软件进行宽带低噪声放大器的设计和仿真工作，力求优化电路性能，缩小理论分析与实际设计之间的差距。 0 引言 低噪声放大器（low noise amplifier, LNA）是射频接收机前端的关键组件之一。其主要功能在于增强接收到的微弱信号，并确保足够的增益以克服后续电路如混频器产生的噪声，同时尽量减少附加噪声的影响。LNA通常通过传输线直接与天线或滤波器相连，在整个接收系统中占据重要地位，因此它抑制噪声的能力直接影响到系统的整体性能。 为了满足日益严格的指标要求，现代的低噪声放大器不仅需要具备极小的噪声系数和较高的功率增益，还需要拥有较宽的工作带宽以及在指定频段内的良好增益平坦度。本段落采用微波设计领域的ADS软件，并结合LNA的设计理论，利用S参数来开发一种结构简单且性能优秀的低噪声放大器。
     
  • 基于ADS仿真技术的宽带低噪声放大器设计
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    本研究采用ADS仿真软件，针对宽带低噪声放大器进行优化设计，旨在提高其在无线通信系统中的性能和稳定性。 低噪声放大器（LNA）在现代微波通信、雷达及电子战系统中扮演着关键角色。它位于接收系统的前端，负责对天线接收到的微弱射频信号进行线性放大，并抑制各种噪声干扰以提高整个系统的灵敏度。由于其特殊的位置和功能，LNA的设计直接影响到接收系统的性能指标。 目前主流技术采用单片微波集成电路（MMIC），将所有有源器件如双极晶体管或场效应晶体管以及无源元件如电阻器、电感器、电容器及传输线等集成在一块半导体晶圆上。这种设计方法可以实现低噪声放大功能，并且具有体积小、重量轻、成本低廉和可靠性高的优点。 本段落将介绍一种宽带低噪声放大器的设计策略，首先根据性能需求选择合适的方案进行开发。
     
  • 基于ADS仿真技术的宽带低噪声放大器设计
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    本研究采用ADS仿真软件，探讨并实现了一种高性能宽带低噪声放大器的设计方法，旨在优化其噪声系数和增益带宽特性。 本段落探讨了一种增强型E-PHEMT管的宽带低噪声放大器设计，并详细介绍了设计流程与方法。通过充分利用ADS仿真软件的各项功能对低噪声放大器进行优化设计，省去了复杂的理论分析计算步骤，大大简化了设计过程，提高了工作效率。这一方法对于低噪声放大器的CAD设计具有重要的现实意义。
     
  • 基于ADS仿真技术的宽带低噪声放大器设计
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    本研究采用先进的ADS仿真软件进行宽带低噪声放大器的设计与优化，旨在提升信号接收系统的性能。 低噪声放大器（LNA）是现代微波通信、雷达及电子战系统中的关键组件，它位于接收系统的前端，负责对天线接收到的微弱射频信号进行线性放大，并抑制各种噪声干扰以提高系统灵敏度。由于其在接收系统中独特的地位和功能，LNA的设计对于整个接收系统的性能指标至关重要。 目前，低噪声放大器主要采用单片微波集成电路（MMIC）技术制造。这种技术将所有有源器件（例如双极晶体管或场效应晶体管）以及无源元件（如电阻、电感、电容和传输线等）集成在同一块半导体晶圆上，从而实现低噪声放大功能。采用此方法制成的LNA具有尺寸小、重量轻、成本低廉及可靠性高的特点。
     
  • 基于CMOS的宽带低能耗低相位噪声压控振荡器设计
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    本研究提出了一种基于CMOS技术的宽带、低功耗和低相位噪声压控振荡器的设计方案，适用于无线通信系统中的频率合成器。 本段落设计的压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator, VCO）是一种具备宽频带、低功耗及低相位噪声特性的器件，并特别针对数字广播接收器（DRMDAB 接收机）的需求进行了优化。 1. CMOS 压控振荡器的基础知识： CMOS 工艺因其优异的噪声特性以及较低的能耗，在现代集成电路设计中得到广泛应用。在 VCO 设计中，CMOS 技术能够实现高集成度和相对低成本的设计方案。本段落中的压控振荡器工作频率范围设定为2.5GHz到3.1GHz之间，以适应 DRMDAB 接收机的频率需求。 2. 差分 LC 振荡器及其在 VCO 中的应用： 差分 LC 振荡器利用电感（L）和电容（C）元件的谐振特性产生差动输出。本段落设计采用互补型差分耦合压控振荡器结构，结合了 NMOS 和 PMOS 晶体管的优点，在相同的偏置电流与器件尺寸条件下提供更高的负阻值，并有助于降低相位噪声。 3. 相位噪声和功耗的优化： 在 VCO 设计中，相位噪声是衡量信号纯净度的重要指标之一。同时，对于便携式或电池供电设备而言，电路设计需要考虑低能耗问题。为了减少尾电流并提高可变电容的工作效率以降低相位噪声，本段落提出了一种改进的电路结构，并采用积累型 MOS 可变电容器作为频率调节的关键组件。 4. 积累型 MOS 可变电容： 在 VCO 设计中使用的积累型 MOS 可变电容能够根据控制电压的变化调整其电容量值，进而改变振荡器的工作频率。这类可调谐元件需要偏置电路来操作，并且必须确保这些额外的电路不会影响整个系统的稳定性。 5. 开关电容阵列（SCA）： 开关电容阵列用于在不显著增加压控增益的情况下实现精细和粗略调节功能，通过使用不同的控制字改变电容器件配置以精确调整谐振腔中的总电容量值，从而间接影响工作频率。 6. 缓冲电路的设计： 为了增强输出信号驱动能力和隔离后级干扰，本段落设计了一种具有高隔离度的缓冲器。该缓冲器通常由反相放大器和推挽式功率放大器组成，有助于提高整个系统的稳定性和抗扰能力。 7. 工业应用与标准： 文中提及DRM 和 DAB 代表全球数字广播系统以及欧洲 Eureka-147 项目中的部分组件，它们分别是 DRMDAB 接收机中采用的标准。VCO 在这种应用场景下通常位于锁相环（PLL）的环路部分，并作为频率源发挥作用。 8. 仿真结果分析： 文中通过仿真实验验证了 VCO 设计的有效性。结果显示，在特定的工作电流条件下，设计实现了一定范围内的宽频带调谐性能以及在1MHz偏移时达到-118dBcHz到-122dBcHz的相位噪声水平。这些结果表明该VCO 符合 DRMDAB 接收机等应用的需求。 综上所述，本段落设计不仅满足了DRMDAB接收机的基本参数要求，在电路设计、工艺选择及性能优化方面也提供了深入的研究和创新解决方案。