宽阻带高温超导接收机前端研究

摘要

随着现代通信技术的迅速发展，工作频段在不断扩展，对通信系统中接收机的阻带带宽、噪声系数、灵敏度等性能提出了越来越高的要求。兼备宽阻带、低噪声系数、高灵敏度的接收机前端的研究具有重要意义。
　　 本论文研究了宽阻带高温超导接收机前端，将高温超导技术和宽阻带应用于接收机前端，采用宽阻带高温超导带通滤波器+低温低噪声放大器结构，既实现了接收机前端低噪声系数、高灵敏度等要求，又具有宽阻带和强带外抑制等性能。宽阻带高温超导带通滤波器采用具有强电容加载的复杂谐振器结构，不仅具有小的插入损耗和好的频率选择特性，而且能将寄生通带移到中心频率的3.5倍频以外，实现了宽阻带的要求，且结构紧凑，自身体积小。低噪声放大器对接收机整体噪声系数的影响较大，本文选用Avago公司的ATF54143，输入和输出分别采用最佳噪声匹配和共轭匹配，以实现最小噪声系数。
　　 将设计得到的宽阻带高温超导带通滤波器与LNA加工、装配、组合，即可得到宽阻带高温超导接收机前端。在真空腔中，75K温度下，测试可得宽阻带高温超导接收机前端的指标为：通带内噪声系数NF小于0.5dB，带外抑制优于90dB@(f0-BW)，60dB@(f0+BW～3.5f0)，灵敏度可达-93dBm，满足设计目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1课题背景

1.2高温超导和宽阻带技术的国内外发展现状

1.2.1高温超导的发展

1.2.2宽阻带技术的发展

1.3宽阻带高温超导接收机前端在深空探测中的应用

第二章接收机前端基本原理

2.1接收机系统前端的技术指标

2.1.1频率范围

2.1.2噪声系数

2.1.3灵敏度

2.1.4动态范围

2.1.5带外抑制与矩形系数

2.1.6输入输出阻抗

2.2滤波器基本原理

2.2.1滤波器的参数定义

2.2.2滤波器的基本形式和种类

2.2.3构成滤波器的谐振器形式

2.3低噪声放大器基本原理

2.3.1晶体管

2.3.2放大器的S参数

2.3.3放大器的性能指标

第三章宽阻带高温超导接收机前端方案设计

3.1宽阻带高温超导接收机前端的技术指标

3.2宽阻带高温超导接收机前端结构分析

3.2.1高温超导接收机前端结构分析

3.2.2宽阻带高温超导接收机前端结构分析

3.3宽阻带高温超导接收机前端的指标分配

3.3.1宽阻带高温超导带通滤波器

3.3.2低噪声放大器

第四章宽阻带高温超导带通滤波器的设计及实现

4.1宽阻带高温超导带通滤波器的谐振器选择及分析

4.2高温超导带通滤波器的设计方法及指标

4.3低通滤波器原型综合法设计理论

4.3.1频率变换

4.3.2谐振器的基本耦合理论

4.3.3优化仿真设计

4.4宽阻带高温超导带通滤波器的设计

4.4.1宽阻带高温超导带通滤波器耦合矩阵及外部品质因数的实现

4.4.2九级宽阻带高温超导带通滤波器的仿真结果

4.5宽阻带高温超导带通滤波器的实现

4.6本章小结

第五章低噪声放大器的设计

5.1低噪声放大器设计步骤

5.2低噪声放大器的设计

5.2.1管子选择

5.2.2 ATF54143的直流馈电电路设计

5.2.3 ATF54143的稳定性分析

5.2.4低噪声放大器的匹配网络设计

5.2.5低噪声放大器整体电路的仿真及优化

5.3低噪声放大器的实现

5.4本章小结

第六章宽阻带高温超导接收机前端的测试与结果分析

6.1宽阻带高温超导接收机前端的实现

6.2高温超导器件测试系统

6.3宽阻带高温超导接收机的测试及结果分析

6.3.1宽阻带高温超导带通滤波器的测试及结果分析

6.3.2低噪声放大器的测试

6.3.3前端的测试与结果分析

6.4测试结果分析

第七章结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果