数字电视接收系统中低噪声放大器的设计与容差分析

摘要

低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）是射频接收机中的关键模块之一，它的性能对整个接收机至关重要。在实际的调谐器LNA的调试工作中，元器件的参数值受各种因素的影响而发生波动，造成LNA甚至整个调谐器系统的工作发生异常，因此研究电子线路的可靠性以及容差分析对LNA的设计有着重要的理论意义和实用价值。 本论文的主要目的是基于容差分析设计满足数字电视调谐器系统要求的LNA。论文不仅对LNA的设计理论进行了阐述，详细介绍了阻抗匹配原理以及使用S参数设计放大器的方法，同时总结了电路容差分析的方法。针对调谐器系统调试中出现的问题，采用ADS的Monte Carlo组件分析器件参数容差对电路性能的影响，并且利用Matlab计算器件参数对放大器性能的参数灵敏度。在考虑低噪声放大器电路性能的同时，根据元器件参数容差对电路性能的影响和元器件的参数灵敏度确定了电路结构和元器件参数。 论文设计了基于FR4印制电路板板材的低噪放PCB，在PCB设计中，重点考虑了敏感元器件的PCB布局。设计的LNA性能指标为：在50MHz～860MHz有线数字电视全波段内，增益在10dB以上，增益平坦度小于1．1dB，噪声系数小于3．4dB，满足有线数字电视调谐器系统的要求。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 设计目标

1.3 论文结构

第二章 低噪声放大器设计的理论基础

2.1 射频电路的基本概念

2.2 低噪声放大器的主要指标

2.3 S参数设计放大器

2.4 放大器宽带和高线性的实现方法

2.5 本章小结

第三章 容差分析基础

3.1 容差分析方法——蒙特卡罗分析

3.2 容差分析方法——区间分析法

3.3 容差分析方法——仿射分析法

3.4 器件的灵敏度

3.5 本章小结

第四章 基于容差分析的低噪声放大器的设计

4.1 晶体管选择以及模型提取

4.2 直流偏置的设计

4.3 反馈电路的设计

4.4 稳定性设计

4.5 输入电路设计

4.6 噪声系数的设计

4.7 输出电路设计

4.8 PCB设计

4.9 本章小结

第五章 测试

5.1 测试方案的设计

5.2 容差测试结果

5.3 测试结果

5.4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

作者简介及攻读硕士期间发表的论文