用于光接收机前端的100 KHz-10 GHz分布式放大器

摘要

前置放大器是光接收机前端中最重要的组件之一，它直接影响光接收机的速度、噪声、灵敏度等整体性能。传统前置放大器由于受有源器件寄生参数的影响，截止频率受到限制，仅仅使用简单负反馈，虽然在一定程度上可以扩展带宽，但仍然无法满足高速光通信系统需求。高速高容量的光传输系统要求我们寻求新的放大器结构来满足日益增长的宽带要求。分布式放大器以其超宽带、低噪声、高增益等特性成为光接收机前置放大器的优良选择方案。
　　本文使用微波集成电路（MIC）形式设计了一种低成本高性能的分布式放大器，带宽达到10GHz，增益为10dB，反射在-10dB以下，这种性能的MIC形式分布式放大器国内外还未见报道。本文首先对分布式放大器的基本原理从理论上进行了分析，阐述了分布式放大器的综合解析设计方法，简介了两种分布式放大器的改进形式，包括变阻抗结构分布式放大器和矩阵分布式放大器。然后运用ADS软件设计、仿真并实现了一种用于光接收机前端的MIC多倍频程分布式放大器，对设计过程中遇到的问题进行分析，并利用在栅极串联电容的方式提高了分布式放大器的高频增益性能，这种改进方式在国内还未见到相关报道。
　　最后分别在常温和低温下对放大器的增益和噪声进行了测量，研究了低温下放大器性能的变化。该放大器主要用于放大光接收机前端由光信号转换而来的微弱脉冲电信号，也可以用于宽带高温超导接收机前端作为低噪声放大器。

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第一章 引 言

1.1 光接收机的前置放大器

1.2 分布式放大器的研究现状

1.3光检测器与放大器的连接

1.4 本论文的背景和主要的研究工作

第二章 分布式放大器基本理论

2.1 场效应晶体管的结构

2.2 分布式放大器的数学理论

2.3 分布放大器的变种和改进

2.4小结

第三章 分布式放大器的研制

3.1 微波仿真软件简介

3.2 分布式放大器的CAD设计

3.3分布式放大器的加工与调试

3.4小结

第四章 分布式放大器的测试与结果分析

4.1 常温下测试

4.2 低温下测试

4.3 实验结果分析

4.4小结

第五章 结论和展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果