联合仿真设计：ADS与Cadence在LNA优化中的应用

"本文介绍了一种基于ADS和Cadence软件联合仿真的低噪声放大器(LNA)设计方法，针对2.4G~2.5G ISM频段，使用Avago公司的ATF54143高电子迁移率晶体管芯片。通过ADS进行初步设计和仿真，随后在Cadence的Allegro SPB中完成原理图和PCB布局，最后通过ADS进行联合仿真，优化设计，实现了噪声系数低于0.7和增益达15dB的性能。这种方法有效结合了两种软件的优点，提高了设计效率并降低了成本。" 在无线通信系统中，低噪声放大器(LNA)作为接收机的第一级，起着至关重要的作用，因为它直接影响着系统的接收灵敏度。LNA的设计需要平衡放大能力和噪声系数(NF)，以及输入和输出的匹配条件。ATF54143是一款适用于高频应用的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)，具有低噪声和高增益特性，常用于LNA的设计。 在本设计中，首先利用安捷伦科技(现 Keysight Technologies)的Advanced Design System (ADS)软件进行电路设计和仿真。ADS是一款广泛使用的微波电路和系统信号链路设计工具，它提供了丰富的设计控件，能够进行小信号放大器设计、时域和频域仿真、数字与模拟混合仿真、线性和非线性分析以及噪声分析等。通过ADS的Smith圆图分析，设计师可以方便地处理阻抗匹配问题，从而优化电路性能。 接下来，设计过程转向Cadence的Allegro SPB软件，这是一个强大的PCB设计平台，能够处理复杂的电路板布局和布线。在Allegro SPB中，设计师将完成LNA的原理图和PCB版图设计，确保电路的实际物理布局符合设计要求，同时满足电气性能标准。 完成PCB设计后，将Allegro SPB中的版图导入到ADS中进行联合仿真。这种联合仿真允许设计师在真实的物理布局环境下验证电路的性能，进一步优化参数，确保LNA在实际工作条件下达到设计目标。通过反复调整，最终实现噪声系数低于0.7dB，增益达到15dB的优秀性能，表明了这种联合仿真方法的有效性。 该设计方法充分利用了ADS在电路设计和仿真的优势，结合Cadence Allegro SPB的PCB设计功能，降低了设计的复杂性，提高了设计质量和效率，为无线通信系统中的LNA设计提供了一种高效且经济的解决方案。