双频带低噪声放大器的研究与设计

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随着无线通信系统的高速发展,射频接收机逐渐向小型化、高集成度、高频率选择性方向发展,而且呈现出多标准多频段共存的局面。而多标准多频段兼容的无线通信系统推动了工作于多标准多频段的低噪声放大器(LNA)的发展。在其基本理论和设计方法的基础之上,本论文设计出了两种类型双频带低噪声放大器,分别为集总参数双频带低噪声放大器和分布参数双频带低噪声放大器,具体工作内容归纳如下:首先,通过阅读大量的参考文献,对低噪声放大器的历史发展和研究现状进行了回顾和概括,介绍了几种多频带低噪声放大器的设计方法,并对其以后的发展趋势进行了总结。之后阐述了其各项性能指标的定义,如何根据其增益、噪声系数和带宽等参数的具体要求来设计低噪声放大器。该章节的内容介绍为后文双频带低噪声放大器的设计提供了必要的理论基础。其次是900MHz和1.8GHz双频带低噪声放大器的设计,在设计中采用的是分立元件。该放大器是使用Avago公司所提供的ATF54143晶体管来搭建的,通过选择合适的静态工作点,使晶体管工作在放大状态来完成其直流偏置电路的设计;进行匹配电路设计时,文中通过分析LC谐振回路的传输特性,选出能够实现在双频带下工作的选频网络。最后使用ADS软件对放大电路进行仿真验证,制作实物并进行测试,测试结果表明该设计方法具有可行性。得到了一款工作频率为900MHz和1.8GHz,输入和输出的回波损耗在10dB以上,增益在21dB以上,噪声系数小于1dB的双频带低噪声放大器。最后,基于分布参数电路的设计理论,设计了一款工作在1.8GHz和2.4GHz的双频带低噪声放大器。其直流偏置部分继续使用第三章所设计的偏置电路,而匹配电路的设计可以分为微带选频电路的设计和输入输出匹配的微带线设计。其中,微带选频电路是通过使用阶梯阻抗(SIR)谐振器结构来实现的,而输入输出匹配是通过史密斯圆图的方法使其尽可能的阻抗接近50?。最后是放大电路的软件仿真、实物的制作及测试。本文只对单级的双频带低噪声放大器进行了制作,其性能指标如下:输入输出回波损耗大于10dB,增益大于12dB,噪声系数小于1.5dB,而级联情况下的双频带低噪声放大器还需要进一步的设计和改进。
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