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雷达接收机X波段低噪声放大器的设计与研究

作　者: 刘喜明
导　师: 沈海根；杜晋亮
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: ADS 噪声特性匹配网络
分类号: TN957.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

低噪声放大器是雷达接收机前端组件的一部分,是减小整个接收系统噪声系数的重要环节,也是提高雷达系统灵敏度的关键件。本文根据设计指标提出了X波段低噪声放大器的设计方案,主要完成前后部件的阻抗匹配、低噪声放大。设计试制过程中,以自身现有技术、材料、工艺为基础,并借鉴了国内先进的技术走向。设计目标是实现结构可行、性能可用X波段低噪声放大器。在此次设计中,采用的是NEC公司的HEMT低噪管,此低噪管易于匹配实现低噪声。为实现高的增益平坦度,在低噪放输出端,加了一个有耗匹配电路,增强了低噪声放大器的可调性。此设计方案首先是通过Agilent公司的Advanced Design System(ADS)软件进行仿真设计。增加了设计的可靠性,减小了设计风险和成本。根据仿真结果制板,装配成模块,经过试验测试结果显示,基本达到了指标要求。本文介绍了雷达接收机的发展简况、低噪声放大器的功能概况、走向及技术现状。对雷达接收机的噪声特性、低噪声的实现方法及HEMT器件特性给了一定的分析。介绍了放大器的噪声、非线性特性及低噪声放大器的基本理论及匹配形式。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 研究背景  10
  1.2 雷达接收机发展简况  10
  1.3 雷达接收机低噪声放大器功能概述及走向  10-11
  1.4 低噪声放大器的技术现状  11-12
  1.5 本人工作  12-13
第二章雷达接收机噪声特性分析  13-19
  2.1 噪声特性  13-17
    2.1.1 接收机中噪声的概率特性  13-15
    2.1.2 接收机的噪声和噪声系数  15-17
      2.1.2.1 接收机的噪声  15-16
      2.1.2.2 接收机的噪声系数  16-17
  2.2 接收系统低噪声实现方法  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第三章 HEMT 器件特性  19-24
  3.1 HEMT 模型  20-22
  3.2 噪声特性  22-23
  3.3 本章小结  23-24
第四章噪声与非线性特性  24-32
  4.1 噪声  24-26
    4.1.1 热噪声  24
    4.1.2 闪烁噪声  24-26
  4.2 非线性特性  26-31
    4.2.1 线性定义  26-27
    4.2.2 产生非线性的原因  27
    4.2.3 非线性造成的后果  27-30
      4.2.3.1 谐波失真  27
      4.2.3.2 1-dB 压缩点  27-28
      4.2.3.3 互调失真  28-30
    4.2.4 系统的非线性  30-31
  4.3 本章小结  31-32
第五章低噪声放大器的基本特性及匹配形式  32-42
  5.1 功率增益  32-33
  5.2 噪声特性  33-36
  5.3 稳定性  36-39
  5.4 动态范围  39-40
  5.5 匹配网络的基本形式  40
    5.5.1 绝对稳定情况下的设计  40
    5.5.2 潜在不稳定情况下的设计  40
  5.6 多级放大器的设计  40-41
  5.7 本章小结  41-42
第六章低噪声放大器的设计与仿真  42-63
  6.1 低噪声放大器的设计  42-54
    6.1.1 低噪声放大器设计步骤  42-43
    6.1.2 低噪声放大器的特点及设计指标要求  43-44
    6.1.3 晶体管及微带电路衬底的选择  44
    6.1.4 稳定性分析  44-45
    6.1.5 增益设计  45-47
    6.1.6 低噪声设计  47
    6.1.7 X 波段低噪声放大器的输入匹配电路设计  47-49
    6.1.8 X 波段低噪声放大器的级间匹配电路设计  49-51
    6.1.9 X 波段低噪声放大器的输出匹配电路设计  51-54
  6.2 低噪声放大器的设计仿真及优化  54-60
    6.2.1 晶体管S 参数的测量并确定工作点  54-55
    6.2.2 匹配网络设计  55-60
  6.3 低噪声放大器的版图  60
  6.4 调试过程及遇到的问题  60
  6.5 测试结果  60-62
  6.6 本章小结  62-63
第七章总结与展望  63-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间已发表的论文  68

雷达接收机X波段低噪声放大器的设计与研究

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