S波段低噪声放大器研究与设计

摘要

低噪声放大器广泛应用于个人通讯系统(PCS)基站、全球定位系统(GPS)以及无线局域网（WLAN）等领域，主要用在接收系统的前端放大射频小信号，其性能的好坏直接影响着整个系统。随着科学技术的发展，对低噪声放大器的要求越来越高，小型化、低噪声、高增益、宽动态范围、稳定可靠的低噪声放大器成为目前重要的研究方向。
　　 本文首先阐述了低噪声放大器的基本理论以及相关微波电路知识，并对平衡式放大器的工作原理、性能、优点进行了研究。平衡式放大器与单端式放大器相比具有端口匹配好、动态范围宽、可靠性和稳定性高且可同时获得最小噪声系数和良好的输入输出匹配等优点。
　　 本论文根据无线局域网IEEE802.11b(2.4～2.4835GHz)标准的要求采用平衡式结构设计了一款既满足一定增益和噪声系数，同时具有良好输入输出匹配的低噪声放大器。该低噪声放大器采用Avago公司ATF54143晶体管、ATF50189晶体管以及Anaren微波公司1P603S耦合器等器件并借助AdvancedDesignSystem2009软件完成低噪声放大器及其供电电路的设计。然后借助AltiumDesignerSummer09软件完成低噪声放大器的PCB设计。最后完成低噪声放大器的实物加工以及直流工作点、S参数和噪声系数等参数测试。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 低噪声放大器的研究背景和意义

1．2 微波晶体管器件的发展历史

1．3 低噪声放大器的国内外研究现状

1．4 本论文主要工作及意义

2 低噪声放大器的理论分析

2．1 微波电路基础分析

2．1．1 微波电路概述

2．1．2 微波传输线

2．1．3 长线理论

2．1．4 微波网络

2．1．5 史密斯圆图

2．2 无源元件的高频特性

2．2．1 高频电阻

2．2．2 高频电容

2．2．3 高频电感

2．3 低噪声放大器的技术指标

2．3．1 二端口网络的等效噪声温度和噪声系数

2．3．2 功率增益

2．3．3 稳定性

2．3．4 输入输出驻波比

2．3．5 动态范围

2．3．6 匹配网络

2．4 平衡式放大器理论分析

2．4．1 定向耦合器

2．4．2 平衡式放大器的工作原理

2．4．3 平衡式放大器的性能分析

3 低噪声放大器的设计与仿真

3．1 低噪声放大器的性能指标

3．2 器件的选取

3．2．1 晶体管的选型

3．2．2 耦合器的选型

3．3 第一级放大器设计

3．3．1 直流偏置电路的设计

3．3．2 稳定性的设计

3．3．3 匹配电路设计

3．3．4 优化电路设计

3．4 第二级放大器设计

3．4．1 直流偏置电路的设计

3．4．2 稳定性的设计

3．4．3 匹配电路设计

3．5 两级级联设计

3．6 平衡式低噪声放大器设计

3．7 电源电路的设计

3．8 本章小结

4 低噪声放大器的实现与测试

4．1 低噪声放大器版图实现

4．2 腔体设计

4．3 低噪声放大器测试

4．3．1 S波段低噪声放大器的直流工作点测试

4．3．2 S波段低噪声放大器的S参数测试

4．3．3 S波段低噪声放大器的噪声系数测试

4．4 测试结果分析

5 总结与展望

致谢

参考文献