1.概述
低噪聲放大器（Low Noise Amplifier，LNA）作爲接收系統的第一個電路單元，它的性能直接影響着整個接收機的性能。低噪聲放大器的功能是在保證產生最低的噪聲前提下，將信號進行放大，以降低後續模塊所產生的噪聲對信號的影響。系統的噪聲計算公式如下：
從上式可以看到，整個系統的噪聲主要由第一級噪聲決定，所以作爲第一級的LNA，它的性能至關重要。
從低噪聲放大器的字面意思可以知道，低噪聲放大器既需要有低的噪聲，也需要有大的增益，因爲接收機從天線接收來的信號一般都很微弱，拿GMS來說，最低只有—100dBm，所以低噪聲放大器在要有最小的噪聲性能的同時還要有大的增益。而事實上這兩個是很難同時滿足的，因此設計人員需要在設計過程中對最低噪聲係數和最大增益進行折中考慮。
2.LNA模型庫下載和安裝
很多教程給的模型下載地址不能用，比如一些資料中是Avago的模型，但是現在很難下載到。本文將根據最新的一些信息，給出英飛凌公司的LNA下載地址。
英飛凌關於LNA提供了一個集成庫：http://www.infineon.com/32lib
進去之後，可以直接下載仿真類型中的LNA庫。該庫文件包含英飛凌目前所有的LNA器件。可以一次直接安裝到ADS中。
2.1
（1）下載最新版本的LNA到本地。
（2）打開ADS（本文使用的ADS版本爲2016版本），如下圖，點擊 DesignKits >Unzip Design Kit... .，將下載的庫文件解壓到ADS庫目錄下（目錄可以自己設置，建議在ADS安裝目錄下單獨建立一個文件夾，方便自己尋找。）
（2）加壓後，需要安裝。點擊：DesignKits>Manage Libraries…>Add Design Kit from Favorites… ，勾選Infineon_LNA..這個。
到此，英飛凌的所有LNA庫文件安裝好了，可以在原理圖中直接用。
（3）可以看到按應用程序排序的組件庫已經成功添加到調色板菜單中的示意圖窗口。選項中選擇需要模擬的組件調色板，並將其拖動到示意圖中進行模擬。
3.英飛凌LNA器件仿真
不同LNA模型中的器件參數是不一樣的。相關器件參數可以根據LNA型號在官網上下載數據手冊。裏面有詳細介紹介紹LNA器件的信息。
根據器件手冊可以詳細瞭解LNA器件的參數，從而可以根據需要進行仿真建模。
如下圖，比如打開 Infineon_WLAN裏面的BGA622器件，可以看到器件的詳細射頻參數，頻率0.5GHz-6GHz，電壓電流參數，增益、NF、IP1、IIP3,以及封裝信息。
其中：File="BGA622L7_2p75V_OnMode.s2p"是該器件的S2P文件，裏面有該器件的S11/S12等端口的S參數。
3.1 BGA622L7介紹
本文對LNA的研究主要基於BGA622L7器件。
BGA622L7 是一款基於英飛凌科技的硅鍺技術 B7HF 的寬帶低噪聲放大器。輸出引腳同時用於 RF 輸出和開啓/關斷開關。在 Out 引腳上使用 RF 扼流圈可以使用此功能，其中 0 V 或開路的直流電平開啓設備，VCC 的直流電平關閉設備，它提供了一個 26 dB 的插入損耗以及 GPS 頻率下高達 24 dBm 的高 IIP3。
特徵描述：
•增益：高/低增益模式下爲 17 / -8 dB
•噪聲係數：高低增益模式下爲 1.1 dB
•電源電流：高/低增益模式下爲 3.6 / 0.5 mA
•待機模式（通常 < 2 μA）
•輸出內部與 50 Ω 匹配
•輸入預匹配達 50 Ω
•2 kV HBM 靜電放電 (ESD) protection
•外部元件數量少
•小型無鉛 TSNP-7-1 / TSNP-7-2 封裝 (2.0 x 1.3 x 0.39 mm)
•無鉛，符合 (RoHS )封裝
潛在應用：
•用於 GSM、GPS、DCS、PCS、UMTS、藍牙、ISM 和 WLAN 的 LNA
3.2.直流仿真
對於LNA的設計來說，第一步是對低噪放芯片進行直流仿真分析，確定芯片的靜態工作點。然後需要設計偏執電路。
但是英飛凌的這些LNA器件中並沒有給出柵極、漏級端口。直接VCC/GND就可以。因此，並不需要仿真直流特性以及設計偏執電路。但是有些廠家的元器件還是會有，因此，對於直流仿真步驟，下文給出，但是不做詳細描述。
在ADS的主界面上新建原理圖。有兩種方法可以新建原理圖：
① 在主菜單工具欄中執行命令【File】→【New】→【Schematic】；
② 在工具欄中使用快捷按鈕“New Schematic Window”。
（2）在新建的DC test原理圖中調出直流仿真控件：【Insert】→【Templates】→【ads templates：DC_FET_T】，如下圖所示。調出的直流仿真，圖中VGS表示柵極偏置電壓，VDS表示漏極偏置電壓，
“VGS_start”、“VGS_stop”表示柵極偏置電壓的掃描起始值，“VGS_points”表示掃描點的個數。同理，“VDS_start”、“VDS_stop”、“VDS_points”分別表示漏極偏置電壓掃描的起始值和掃描點的個數。
3.3 S參數仿真分析
由於模型給的只有兩個端口，默認的電壓等參數不需要設置，直流偏執電路也不需要設置，因此，可以直接對芯片的S參數進行仿真。
（1）建立原理圖。利用快捷鍵建立原理圖，設置原理圖名稱爲“SP”，然後確定，方法與建立直流原理圖一樣。
建立好原理圖之後，有兩種方法建立S參數仿真原理圖：
① 調用系統自帶的S參數仿真控件：【Insert】→【Templates】→【ads_templates：SP_FET_T】，如圖4-26所示。
② 手動調出各個元件：在工具欄左上角的下拉菜單中選擇“Simulation-S_Param”，如圖4-27所示。在“Simulation-S_Param”
（2）雙擊“S_Param”控件，設置S參數仿真參數，如圖4-33所示。在“Frequency”選項卡中，“Sweep Type”選擇線性“linear”，“Start”、“Stop”、“Step—size”分別表示掃描頻率的起始點和掃描步進，在本設計中選擇起始頻率爲100MHz，截止頻率爲6.5GHz，掃描步進爲 10MHz，這裏步進一般設置得多一點。在“Noise”選項卡中，勾選“Calculate noise”，加入噪聲分析。其他選擇默認的設置。
S參數仿真如下：
S參數是在傳輸線兩端有終端的條件下定義出來的，一般Z0=50ohm。所以，當Reference Impedance of Port的定義不同時，S參數值也不相同，即S參數是基於一指定的Port Z0條件下所得到的結果。
S11：端口2匹配時，端口1的反射係數；
S22：端口1匹配時，端口2的反射係數；
S12：端口1匹配時，端口2到端口1的反向傳輸係數；
S21：端口2匹配時，端口1到端口2的正向傳輸係數；
從圖可以看出，該LNA的S21曲線爲增益曲線。S12爲隔離度曲線。
4.總結
英飛凌給的LNA模型很簡單，主要是裏面的S2P文件，差不多就是把S2P文件做了一次封裝，直流電路等都不用考慮，在產品設計時候，能夠簡化設計，直接按照規格供電就可以。當然，作爲學習LNA而言，其實這個模型有點簡單，如穩定性分析、偏執電路設計、噪聲等等都不能仿真。
白浪介紹：
（1）一位自媒體極客，面向射頻、微波、天線、無線通信、智能硬件、軟件編程、滲透安全、人工智能、區塊鏈，Java、Android、C/C++、python等方向的綜合能力培養提升。
（2）各種學習資料、學習軟件分享（僅供學生學習）。
1.掃碼關注公衆號（Geekxiaobai）
2. 如在後臺發送“Python高級編程”“CST”或“HFSS” 或“Altium”等，即可免費獲得學習資源。僅供學習之用。
3. 掃碼關注後，查看往期內容，會有更多資料驚喜等着你來拿哦
想要更多相關學習資料，可以在公衆號後面留言哦，後期將會根據留言需求免費分享學習資料哦。
========******=========******========******=========******==========