文档介绍：湖北大学
硕士学位论文
通信前端低噪声放大器的设计与研究
姓名:张劲
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:杨维明
20100501
摘要随着无线通信、雷达及空间技术的发展,人们对射频电路部分的技术指标要求越来越苛刻,低噪声放大器在整个射频电路部分处于不可或缺的部分,它的性能指标直接影响到整个电路、系统的性能指标。目前市场上的低噪声放大器绝大部分采用和材料,但是这种材料的器件的噪声系数一般很大,本文中采用了一种新型的以为衬底的叩缱忧ㄒ坡实木骞埽浔硐殖龅牡驮肷阅芊浅S乓臁K远訥难芯砍晌9谕獾娜鹊憧翁庵弧本文对低噪声放大器的设计原理和设计方法给出了详细的说明,并根据设计思路和步骤,⒃诖嘶上结合平衡式和反馈式拓扑结构设计了目泶驮肷糯笃鳌本文设计的低噪声放大器使用砷化镓骞蹵,基于低噪声放大器的设计理论,在射频专业设计软件抡嫫教ㄉ仙杓频恼驮肷糯笃髡故玖良好的性能,采用了输出并联电阻和栅极串联电感的方法,使设计的低噪声放大器的增益达到,带内波动小于,输入输出驻波比在全带内都不超过,噪声系数不到,而且线性度良好,在噪声上还是增益上都达到最好的状态。另外在这个基础上采用平衡式与反馈式两种拓扑结构设计出宽带低噪声放大器电路。先使用平衡式使信号可以从两个分支通过,每个通路使用反馈式,使其在此通路中的增益平稳,使设计的宽带低噪声放大器的带宽达到鲆娲笥诓ǘ∮趌,噪声系数小于,输入驻波比小于涑鲎げū刃∮.故境鲇帕嫉男阅埽仙杓指标要求。论文最后探讨了低噪声放大器电路单片集成的实现方法。关键词:低噪声放大器;高电子迁移率晶体管;桓悍蠢。黄胶馐剑坏テ傻缏
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第一章绪论低噪声放大器的简介低噪声放大器的应用背景天线近年来,通信技术以惊人的速度发展,无线通信用户更呈现爆炸式的增长,通信容量远远超过预期的设计,通信领域对微波射频技术有了更高的要求。图为无线通信前端的框图,低噪声放大器是无线收发系统前端的重要组成部分,其主要作用是降低噪声的干扰,并放大从空中接收到的微弱信号以供系统解调出微弱的信息数据,所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的,它直接影响整机性能,尤其是接收机灵敏度【图通信前端电路模块图低噪声放大器位于接收系统的前端,在一个多模块级联系统中,其在降低噪声方面具有举足轻重的地位,目前已广泛应用于微波通信、雷达、遥感遥控、电子对抗、接收机、大地测绘、射电天文、电视及各种高精度的微波测量系统中,可以说,在无线通信系统中它是必不可少的模块,如图所示,是两个模块组成的系统。图肷募扑.
,:冬;【】,瘢善与;⋯.%能的制约,对于整个无线接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。匹配网络有很大关系;噪声系数低。低噪声放大器的噪声系数可以做的更低,?榈脑鲆妫現虵硎玖礁瞿?榈脑肷凳蛘鱿统的噪声系数计算公式为对于?榧读5南低常湓肷凳从以上可以看出:第一级放大器的噪声系数在整个系统中占有很高的分量。而且第一个放大器增益越高对后面的模块的噪声有很好的抑制作用,所以在接收系统的前端放大器一般都是高性能增益足够大的低噪声放大器,它能够有效的抑制后级电路的噪声,整个接收机系统的噪声将在很大程度上取决于放大器的噪声系数。前级放大器的噪声系数对整个微波系统的噪声影响最大,,增益话愣加屑甘郧级模块的增益将对后级电路的噪声有很大抑制,但是它的线性度将对整个系统的线性度和共模噪声抑制比产生重要影响,低噪声放大器的输出都不会很高,即其压缩点受到很到的限制。由此可见整个接收系统的性能在很大程度上受到微波低噪声放大器性目前由于新型半导体器件的研制使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张发展,无线通信频带使用越来越紧张,工作频率越来越高,早已达到微波频段。微波放大器作为上述无线通信系统的前端部分,技术越来越高,已经在这些系统中得到更加广泛的应用。目前通信距离远,接受的灵敏度高,体积小等要求对通信系统中的微波放大器提出了更高的要求:工作频率高,频带宽。由于半导体技术的不断发展和进步使得微波晶体管从直流到微波的宽频带范围内都有放大能力,因此易于实现宽带化。它的频带跟行波放大器和隧道二极管放大器的噪声系数,低噪声放大器的噪声系数的降低,接收机系统的噪声系数也会变小,信噪比得到改善,灵敏度大大提高。稳定性好,可靠性高。通常微波晶体管放大器都是二端口传输型放大器,稳定性和可靠性都比其他类型的放大器好;动态范围大,相位线性度好。微波晶体管放大器的压缩点功率增益达甽,因此动态范围更广;体积小,重量轻,耗电少,易于实现标准化和集成化【¨。
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