WLAN高增益可调中继放大器的设计

摘要

随着无线通信技术的迅猛发展，无线局域网（WLAN，Wireless Local AreaNetworks）的应用也愈加广泛。在无线局域网中，低噪声放大器(LNA)和功率放大器(PA)作为射频前端的关键模块，对整个无线通信系统性能的好坏起着决定性的作用。由低噪放与功放组成的中继放大器，可以在隧道、矿井等场合进行信号的中继放大，使信号覆盖范围更广、传播距离更远。
　　基于无线局域网设计了一款高增益可调的中继放大器，该放大器模块包括两级低噪声放大器、功率放大器和数控衰减器。低噪声放大器和功率放大器的设计分别采用了晶体管和芯片两种方式。低噪声放大器模块晶体管方式采用噪声系数比较低的ATF55143和ATF54143两级设计;芯片方式采用HITTITE的HMC286E两级设计。功率放大器模块晶体管方式采用ATF50189单级设计;芯片方式采用RFMD的RFPA5201E单级设计。数控衰减器模块采用芯片HMC273设计。在电路设计过程中，使用电磁仿真软件ADS2011对低噪放和功放进行原理图以及版图的联合仿真设计，并在后期使用PCB设计软件Altium Designer进行最终的布局布线。
　　经过实际的加工测试，两种实现方式的低噪放均能实现至少26dB的增益，噪声系数均小于2dB;两种方式的功放输出功率均能到达29dBm，晶体管方式能够实现10dB的增益，芯片方式能够实现30dB的增益;数控衰减器实现了1到31dB的衰减控制。可以看出，测试结果与仿真结果有较好的一致性。设计实现了低噪声、高增益及较大输出功率的指标，达到了高增益可调中继放大的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 低噪声放大器的研究现状

1．2．2 功率放大器的研究现状

1．3 本文的研究内容和章节安排

第2章 射频放大器理论基础

2．1 传输线理论

2．1．1 传输线等效电路

2．1．2 史密斯圆图

2．2 射频器件基础知识

2．2．1 射频放大管基础

2．2．2 射频无源器件特性

2．3 放大器指标基础知识

2．3．1 噪声系数

2．3．2 稳定性

2．3．3 增益以及增益平坦度

2．3．4 电压驻波比

2．3．5 输出功率和效率

2．3．6 交调失真

2．4 本章小结

第3章 低噪声放大器的设计

3．1 HEMT低噪声放大器设计

3．1．1 晶体管和板材的选择

3．1．2 直流仿真和偏置电路的设计

3．1．3 稳定性分析

3．1．4 输入输出匹配设计

3．1．5 第二级低噪放设计

3．1．6 两级级联仿真

3．1．7 版图联合仿真与制作

3．2 MMIC低噪声放大器设计

3．2．1 芯片选择

3．2．2 原理图设计

3．2．3 版图制作

3．3 本章小结

第4章 功率放大器的设计

4．1 HEMT功率放大器设计

4．1．1 晶体管与板材的选择

4．1．2 直流仿真和偏置电路的设计

4．1．3 稳定性分析

4．1．4 源牵引与负载牵引

4．1．5 输入输出匹配设计

4．1．6 S参数仿真

4．1．7 HB仿真

4．1．8 版图联合仿真与制作

4．2 集成功率放大器设计

4．2．1 芯片选择

4．2．2 原理图设计

4．2．3 版图制作

4．3 数控衰减器设计

4．3．1 芯片选择

4．3．2 原理图设计

4．3．3 版图制作

4．4 本章小结

第5章 射频模块的加工与测试

5．1 低噪声放大器的加工与测试

5．1．1 HEMT低噪声放大器的加工与测试

5．1．2 MMIC低噪声放大器的加工与测试

5．2 功率放大器的加工与测试

5．2．1 HEMT功率放大器的加工与测试

5．2．2 集成功率放大器的加工与测试

5．3 数控衰减器的加工与测试

5．4 本章小结

第6章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介