宽带微波毫米波放大器及滤波器研制

摘要

本文按照课题项目要求，开展了两部分内容的研究。首先介绍了两种工作在微波毫米波波段的低噪声放大器的设计和测试；其次对一种基于交叉耦合结构的新颖微波带通滤波器进行介绍，给出了测试结果，并申请了一项国家实用新型专利。 ⑴设计的第一种毫米波低噪声放大器是以可以购买到的国外宽带MMIC单片放大器为基础，并利用工艺技术嵌入在微带线中，输入输出采用同轴-微带转换K接头形式，并且利用稳压模块对单片进行偏置馈电。 ⑵对低噪声放大器的基本理论进行了详尽的叙述，包括稳定性、匹配性、增益特点等基本参数，和多种构成低噪声放大器的电路结构的优缺点。讲述了该毫米波宽带放大器课题的设计和测试，包括能够满足设计指标的毫米波单片的选择、输入输出接头的选择、最主要的是对于制造后的成品进行了准确的测试。 ⑶阐述了一个基于HEMT器件工作在X波段的微波低噪声放大器，通过在射频输入和输出端采用万型匹配网络与增益均衡技术，使得HEMT器件达到最小噪声系数，并且增益G能够满足要求，同时将直流馈电部分转换为交流电路进行分析，采用了扇形接地面结构对直流端的射频信号进行隔离。设计过程中利用射频电路仿真软件ADS对放大器进行了系统的设计与优化。 ⑷阐述了笔者设计的一种新型的交叉耦合结构微带滤波器，这种新型交叉耦合结构带通滤波器，采用了凹槽环形式谐振器，使得获得同样的耦合系数新型结构相邻两环间的距离明显减小，因此这种滤波器具有小型化的优点。通过在传输函数中引入了两个传输零点，使得此种结构的滤波器具有更高的品质因数。利用电磁软件CST的分析给出了此种结构的耦合系数的结构参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章毫米波理论基础

1.1毫米波的特点及应用

1.2微波/毫米波集成电路历史与发展

1.3本课题研究的意义

1.4本课题国内外动态

1.5项目简介

第二章毫米波低噪声放大器

2.1概述

2.2 HEMT器件及等效电路

2.3毫米波低噪声放大器基本理论

2.4低噪声放大器的主要技术指标

2.4.1噪声系数与噪声温度

2.4.2增益

2.4.3增益平坦度

2.4.4工作频带

2.4.5端口驻波与反射损耗

2.4.6动态范围

2.4.7三阶交调系数和1dB增益压缩点

2.4.8稳定性

2.5宽带放大器设计

2.5.1平衡式放大器

2.5.2反馈式放大器

2.5.3行波式放大器

2.6放大器基于绝对稳定和条件稳定

2.6.1绝对稳定情况下的设计

2.6.2潜在不稳定情况下的设计

2.7直流偏置的设计

2.8多级低噪声放大器的设计

2.9低噪声放大器中的腔体设计

第三章毫米波低噪声放大器设计及测试

3.1毫米波低噪声放大器设计

3.1.1毫米波低噪声放大器电路的选择

3.1.2毫米波低噪声放大器单片的选择

3.1.3毫米波低噪声放大器参数的估计

3.2毫米波低噪声放大器的实现

3.2.1腔体内自激的消除

3.2.2偏置电路

3.2.3单片的安装

3.2.4接地问题

3.3放大器的测试

3.3.1增益系数和驻波的测试

3.3.2噪声的测试

3.3.3 1dB压缩点输出功率测试

第四章X波段HEMT低噪声放大器设计

4.1方案的选择

4.2晶体管的选择

4.3偏置电路的选择和设计

4.4匹配电路

4.5稳定性分析

4.6功率均衡设计

4.6.1功率均衡一般理论

4.6.2功率均衡器的分析

4.7放大器设计

4.7.1 HEMT器件选择

4.7.2匹配电路的设计

第五章微波有限极点微带滤波器

5.1滤波器基本理论

5.1.1引言

5.1.2发展情况

5.2无源网络概念

5.2.1双终端网络函数

5.2.2由反射系数求输入阻抗

5.3具有有限衰减极点的滤波器

5.4传输零点理论

5.5滤波器设计

第六章结束语

致谢

参考文献

硕士期间取得的科研成果