宽频带信号采集系统信号调理模块设计与实现

摘要

宽频带信号采集系统应用领域十分广泛,而由低噪声放大器构成的信号调理模块作为宽频带信号采集系统的第一级,其性能优劣直接影响整个系统性能的好坏。在某些场合,宽频带信号采集系统的有效信号频率范围广,幅值不确定,因此要求信号处理模块中放大电路宽带宽,低噪声,增益可选择。本论文针对如何实现放大器宽带宽、低噪声、增益可选择的需求进行研究,并运用射频晶体管放大器设计一款多级级联宽频带低噪声放大器。
　　论文首先进行了宽频带信号采集系统的总体设计,包括传感器微弱信号处理模块以及信号采集模块,明确信号调理模块的性能需求。然后进行了晶体管放大电路以及射频电路的总体设计。最后依据射频放大电路设计方法对多级级联射频放大器进行详细设计、研究并且板级实现。
　　本文深入研究了宽频带低噪声放大器的理论设计方法,选用Avago公司生产的低噪声宽频带射频放大晶体管ABA51563,利用仿真软件ADS2009设计宽频带级联放大电路,利用软件提供的电路仿真功能,对多级级联放大电路进行了性能分析。
　　本文重点开展了宽频带级联放大器PCB电路板的设计研究。由于信号工作频率范围广,所以宽频带电路板布局布线与低频电路板设计有所不同,本文对射频PCB电路版的材料选择,元器件选型,布局方式以及布线方法进行了研究,根据规则并结合多级级联放大电路的结构特点设计了宽频低噪声级联放大器PCB电路板,并加工制作了用于宽频带采集系统的前端信号调理模块,实现增益20dB/40dB/60dB,宽频带,低噪声放大。在实验室环境下采用矢量网络分析仪测试了信号调理模块的增益、驻波比、线性度等性能指标,并对实际信号调理模块测试结果与仿真结果进行了对比分析,结果说明该放大器设计符合设计要求。

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1 绪论

1.1课题研究意义

1.2国内外发展概况

1.3论文主要研究内容

2 宽频带采集系统总体设计

2.1宽频带信号采集系统

2.2信号调理模块

2.3信号采集模块

2.4本章小结

3 宽频放大器电路设计方法

3.1晶体管放大电路设计

3.2射频放大电路设计方法研究

3.3本章小结

4 宽频放大模块设计与实现

4.1射频器件选取与建模

4.2单级放大电路设计及仿真验证

4.3级联放大电路设计及仿真验证

4.4射频PCB电路板布线规则

4.5宽频级联放大器布局布线与板级实现

4.6宽频带放大器实物验证

4.7本章小结

5 总结与展望

5.1主要研究成果

5.2对未来的展望

参考文献

致谢

附录1 攻读学位期间参与的科研项目