S波段两级平衡式低噪声放大器的研究

摘要

无线技术已经成为现代信息交流的重要通道，所以作为现代通信技术的重要成员，发展无线技术至关重要。低噪声放大器作为射频接收系统的前端模块，被广泛应用在移动无线设备、WLAN、雷达系统等多种无线设备中，主要负责将天线接收到的信号增大一定的倍数，并在一定程度上降低其携带的噪声。接收机系统的性能决定了接收信号的优劣程度，其中其灵敏度的主要决定因素就是位于系统前端的低噪声放大器的噪声系数。
　　本文设计了一款集低噪声系数、高增益、低输入输出驻波比的一款两级平衡式低噪声放大器，考虑到无线网标准IEEE802.11可以用于2.4 GHz的ISM频段，将设计的频段定在2.4 GHz~2.48 GHz频段。
　　首先介绍了有源器件和无源器件的射频特性及发展状况，低噪声放大器中晶体管的发展史以及其各项性能指标的基本理论和改善方法。接着详细介绍了两级平衡式低噪声放大器的基本原理，包括3 dB定向耦合器的工作原理，平衡式放大器的工作原理和特点。
　　两级平衡式低噪声放大器包括前级的低噪声放大器、后级的驱动放大器以及定向耦合器。接着设计了基于3 dB耦合器的两级平衡式低噪声放大器，其中包括各步骤的设计理论及具体工作，用安捷伦公司的ADS软件进行原理图和版图的仿真及优化，并加工实物。
　　然后利用矢量网络分析仪及噪声系数仪对实物的加工结果进行测试，强调了测试中应该注意的问题，并对测试结果展示，各部分的加工测试结果均基本满足设计要求，最后对结果进行分析，针对不理想的结果进行分析，并提出了改进方案。
　　最后对测试结果进行总结，包括整个设计过程及结果存在的问题和解决方案。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状与分析

1.3 本文研究内容

第2章 低噪声放大器的设计理论

2.1 射频放大电路中的器件介绍

2.2 低噪声放大器的技术指标

2.3 基于3 dB定向耦合器的平衡式低噪声放大器

2.4. 本章小结

第3章 两级平衡式低噪声放大器的设计与仿真

3.1 两级平衡式低噪声放大器的指标要求

3.2 低噪声放大器的设计与仿真

3.3驱动级放大器的设计与仿真

3.4两级级联放大器的设计

3.5 3dB定向耦合器的设计

3.6 两级平衡式低噪声放大器的设计

3.7 本章小结

第4章 低噪声放大器的测试与实现

4.1 低噪声放大器的测试

4.2 驱动放大器的测试

4.3 3dB定向耦合器的测试

4.4 两级级联放大器的测试

4.5 两级平衡式低噪声放大器的测试

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢