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微波宽带低噪声放大器的研究与设计

作　者: 何川
导　师: 孙玉发
学　校: 安徽大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 宽带放大器低噪声负反馈有损匹配高电子迁移率晶体管
分类号: TN722.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着无线电技术的高速发展,微波宽带低噪声放大器已成为雷达、电子对抗、微波通信、遥测遥感等系统中的关键组成部分,其性能的好坏将直接影响到整个系统的性能。高性能微波接收机系统会对微波放大器宽频带、低噪声等方面有更高的要求。本文从微波宽带低噪声放大器的基本理论出发,对宽带的匹配的结构和特点进行了分析及研究,针对放大器实际性能要求,提供了合理的微带宽带放大器电路结构方案,实现了C波段和X、Ku波段两款微波宽带低噪声放大器。主要工作如下：本文的前三章简介了微波宽带低噪声放大器的研究意义、发展状况及趋势,介绍了低噪声放大器的基本原理和技术指标。分析了宽带放大器的五种电路结构：负反馈式放大器、有损匹配放大器、平衡式放大器、分布式放大器和有源匹配放大器,总结了各电路的特点。第四章采用负反馈的电路形式设计了覆盖C波段宽带低噪声放大器,通过调节晶体管源极和栅极之间的负反馈电阻的阻值,并在晶体管之间加入微带电路作为级间匹配,通过仿真软件对放大器的性能进行仿真优化,最终加工制作出了一款工作频带为4-8GHz,带内增益大于33dB,增益平坦度小于2 dB,输入回波损耗S11优于-10dB,输出端回波损耗S22优于-12dB,噪声系数小于2.0dB,最大输出功率为3dBm的宽带低噪声放大器,其供电电压为2V,工作电流为60mA。第五章设计了一款覆盖X、Ku波段的宽带低噪声放大器,放大器的输入端使用微带线的宽带匹配形式,输出端采用有损匹配的电路结构以调整增益平坦度。放大器工作频带为8-18GHz,带内功率增益高于32dB,增益平坦度小于3dB,输入输出端口的回波损耗S11和S22均优于-7dB,噪声系数小于2.8dB,最大输出功率为16dBm,放大器的供电电压为5V。放大器电路具有工作频带宽、输入输出匹配结构简单的特点。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 微波宽带低噪声放大器的研究意义  8-9
  1.2 微波宽带低噪声放大器的研究现状及发展趋势  9-11
  1.3 本文的研究工作和章节安排  11-13
第二章微波宽带低噪声放大器的基本理论  13-24
  2.1 微波场效应晶体管  13-15
  2.2 微波宽带低噪声放大器的技术指标  15-24
    2.2.1 功率增益及增益平坦  15-17
    2.2.2 工作频带  17
    2.2.3 噪声系数  17-19
    2.2.4 稳定性  19-21
    2.2.5 驻波比  21-22
    2.2.6 动态范围及1dB功率压缩点  22-24
第三章微波宽带低噪声放大器的电路形式  24-33
  3.1 负反馈式放大器  24-27
  3.2 有损匹配放大器  27-28
  3.3 平衡式放大器  28-30
  3.4 分布式放大器  30-31
  3.5 有源匹配放大器  31-33
第四章 C波段宽带低噪声放大器的设计  33-45
  4.1 C波段宽带低噪声放大器预期设计指标  33
  4.2 放大器的设计与仿真  33-43
    4.2.1 负反馈网的设计及有源器件的选择  33-38
    4.2.2 负反馈电路的仿真设计  38-43
  4.3 放大器测试结果及分析  43-45
第五章 X、Ku波段宽带放大器的设计  45-56
  5.1 X、Ku波段宽带放大器预期设计指标  45
  5.2 放大器的仿真设计  45-52
    5.2.1 有损匹配网络的设计及有源器件的选择  45-50
    5.2.2 有损匹配放大器的仿真  50-52
  5.3 放大器实物测试及分析  52-56
第六章结束语  56-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
攻读学位期间发表的论文  63

微波宽带低噪声放大器的研究与设计

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