微波低噪声放大器的设计及其屏蔽效能的研究

摘要

在微波射频接收机中，接收机的灵敏度直接决定着一个接收机性能的好坏，而对接收机灵敏度起决定性作用的是接收机前端低噪声放大器的噪声系数，因此，低噪声放大器是接收机前端一个非常重要的模块。如何设计一个性能良好的低噪声放大器成为这几年提高接收机灵敏度的一个热点。
　　本文设计了两款不同频段的低噪声放大器，并且对低噪声放大器外加封装的电磁屏蔽效能进行了研究。论文首先详细介绍了低噪声放大器的理论基础和主要性能指标，然后对低噪声放大器的设计进行了研究，包括直流偏置电路、稳定性和匹配电路的设计。并且应用电磁仿真软件ADS设计了1.7～2.0GHz和3.8～4.1GHz两款性能不同的低噪声放大器，其中工作频带在1.7～2.0GHz的低噪声放大器为单级的低噪声放大器，该低噪声放大器采用ATF-54143晶体管，通过在源级串联负反馈来提高电路的稳定性。对于工作频带在3.8～4.1GHz的低噪声放大器的设计，采用了三级级联来实现放大。该低噪声放大器选用ATF-36077晶体管，应用ADS软件仿真软件完成了偏置电路、稳定性和匹配电路的设计，第一级电路采用最佳噪声匹配，第二级和第三级采用最优增益匹配来完成电路的匹配。
　　在论文的最后，通过运用仿真软件HFSS研究了矩形金属屏蔽腔体的屏蔽效能，通过仿真各种影响屏蔽腔体屏蔽效能的因素来指导工程上的一系列应用。采用ADS和HFSS仿真软件联合仿真来进一步研究低噪声放大器未加屏蔽腔体时低噪声放大器的影响，并且运用所得结论来指导工程应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要内容

第二章 低噪声放大器的设计理论基础

2．1 微波二端口网络

2．2 低噪声放大器的噪声系数

2．3 低噪声放大器的增益与增益平坦度

2．4 低噪声放大器的稳定性

2．5 低噪声放大器的输入输出驻波比

2．6 低噪声放大器的线性度

2．7 低噪声放大器的工作频率与带宽

2．8 本章小结

第三章 1．7～2．0GHz低噪声放大器的设计

3．1 指标要求

3．2 晶体管的选择及其偏置电路的设计

3．2．1 晶体管的选择

3．2．2 直流偏置电路的设计

3．3 稳定性的设计

3．4 匹配电路的设计

3．4．1 输入匹配电路的设计

3．4．2 输出匹配电路的改计

3．4．3 低噪声放大器整体电路的设计

3．5 版图的设计

3．6 电路的加工与测试

3．7 小章小结

第四章 3．8～4．1GHz低噪声放大器的设计

4．1 指标要求

4．2 晶体管的选择

4．3 直流偏置电路的设计

4．4 稳定性的设计

4．5 匹配电路的设计

4．6 级间的匹配

4．7 整体电路的设计

4．8 本章小结

第五章 低噪声放大器外加封装的屏蔽效能

5．1 屏蔽效能的表示

5．2 单孔矩形金属屏蔽腔体效能理论分析

5．3 影响矩形金属屏蔽腔体屏蔽效能的因素

5．3．1 金属腔体厚度对屏蔽效能的影响

5．3．2 腔体壁上孔缝的大小对屏蔽效能的影响

5．3．3 腔体内仿真点不同对腔体屏蔽效能的影响

5．3．4 屏蔽腔体大小对屏蔽效能的影响

5．3．5 平面波极化方向不同对屏蔽效能的影响

5．3．6 等面积不同形状的孔缝对屏蔽效能的影响

5．3．7 相同面积下孔缝数量对屏蔽效能的影响

5．4 低噪声放大器的后门耦合效应

5．4．1 研究方案

5．4．2 研究过程

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 后续展望

致谢

参考文献

研究成果