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随着无线通信、雷达及空间技术的发展,人们对射频电路部分的技术指标要求越来越苛刻,低噪声放大器在整个射频电路部分处于不可或缺的部分,它的性能指标直接影响到整个电路、系统的性能指标。目前市场上的低噪声放大器绝大部分采用SI和SiGe材料,但是这种材料的器件的噪声系数一般很大,本文中采用了一种新型的以GaAs为衬底的PHMET高电子迁移率的晶体管,其表现出的低噪声性能非常优异。所以对GaAsLNA的研究成为国内外的热点课题之一。
本文对低噪声放大器的设计原理和设计方法给出了详细的说明,并根据设计思路和步骤,使用ADS软件设计了1.92 GHz~1.98 GHz的窄带低噪声放大器,并在此基础上结合平衡式和反馈式拓扑结构设计了4 GHz~10 GHz的宽带低噪声放大器。
本文设计的低噪声放大器使用砷化镓PHEMT晶体管AT36077,基于低噪声放大器的设计理论,在射频专业设计软件ADS仿真平台上设计的窄带低噪声放大器展示了良好的性能,采用了输出并联电阻和栅极串联电感的方法,使设计的低噪声放大器的增益达到15 dB,带内波动小于0.5 dB,输入输出驻波比在全带内都不超过1.4,噪声系数不到0.5 dB,而且线性度良好,在噪声上还是增益上都达到最好的状态。另外在这个基础上采用平衡式与反馈式两种拓扑结构设计出宽带低噪声放大器电路。先使用平衡式使信号可以从两个分支通过,每个通路使用反馈式,使其在此通路中的增益平稳,使设计的宽带低噪声放大器的带宽达到6 GHz,增益大于10dB,带内波动小于1dB,噪声系数小于2.5 dB,输入驻波比小于2,输出驻波比小于1.5,展示出优良的性能,符合设计指标要求。论文最后探讨了低噪声放大器电路单片集成的实现方法。