【摘要】：無線技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代信息交流的重要通道,所以作為現(xiàn)代通信技術(shù)的重要成員,發(fā)展無線技術(shù)至關(guān)重要。低噪聲放大器作為射頻接收系統(tǒng)的前端模塊,被廣泛應(yīng)用在移動(dòng)無線設(shè)備、WLAN、雷達(dá)系統(tǒng)等多種無線設(shè)備中,主要負(fù)責(zé)將天線接收到的信號(hào)增大一定的倍數(shù),并在一定程度上降低其攜帶的噪聲。接收機(jī)系統(tǒng)的性能決定了接收信號(hào)的優(yōu)劣程度,其中其靈敏度的主要決定因素就是位于系統(tǒng)前端的低噪聲放大器的噪聲系數(shù)。本文設(shè)計(jì)了一款集低噪聲系數(shù)、高增益、低輸入輸出駐波比的一款兩級(jí)平衡式低噪聲放大器,考慮到無線網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11可以用于2.4 GHz的ISM頻段,將設(shè)計(jì)的頻段定在2.4 GHz~2.48 GHz頻段。首先介紹了有源器件和無源器件的射頻特性及發(fā)展?fàn)顩r,低噪聲放大器中晶體管的發(fā)展史以及其各項(xiàng)性能指標(biāo)的基本理論和改善方法。接著詳細(xì)介紹了兩級(jí)平衡式低噪聲放大器的基本原理,包括3dB定向耦合器的工作原理,平衡式放大器的工作原理和特點(diǎn)。兩級(jí)平衡式低噪聲放大器包括前級(jí)的低噪聲放大器、后級(jí)的驅(qū)動(dòng)放大器以及定向耦合器。接著設(shè)計(jì)了基于3dB耦合器的兩級(jí)平衡式低噪聲放大器,其中包括各步驟的設(shè)計(jì)理論及具體工作,用安捷倫公司的ADS軟件進(jìn)行原理圖和版圖的仿真及優(yōu)化,并加工實(shí)物。然后利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及噪聲系數(shù)儀對(duì)實(shí)物的加工結(jié)果進(jìn)行測(cè)試,強(qiáng)調(diào)了測(cè)試中應(yīng)該注意的問題,并對(duì)測(cè)試結(jié)果展示,各部分的加工測(cè)試結(jié)果均基本滿足設(shè)計(jì)要求,最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,針對(duì)不理想的結(jié)果進(jìn)行分析,并提出了改進(jìn)方案。最后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行總結(jié),包括整個(gè)設(shè)計(jì)過程及結(jié)果存在的問題和解決方案。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2.3 基于 3 dB 定向耦合器的平衡式低噪聲放大器傳統(tǒng)單級(jí)低噪聲放大器在設(shè)計(jì)時(shí)比較注重其噪聲系數(shù)，為了滿足噪聲系數(shù)的設(shè)計(jì)需求，往往忽略輸入輸出端的反射系數(shù)，使設(shè)計(jì)的電路與系統(tǒng)失配。為了同時(shí)獲得較小的噪聲系數(shù)和較小的輸入輸出駐波比，可以使用平衡式這一結(jié)構(gòu)，可以在很大程度上解決不能同時(shí)滿足的問題。如圖 2-8 所示，為單級(jí)平衡式低噪聲放大器的結(jié)構(gòu)原理圖，是通過兩個(gè)完全相同的定向耦合器將兩個(gè)相同的放大器并聯(lián)而成的，該結(jié)構(gòu)除了具有上述優(yōu)點(diǎn)，還對(duì)整個(gè)電路工作的可靠性有一定提升，在其中一個(gè)放大器無法損壞的情況下依然可以保持工作狀態(tài)。通過耦合器的工作原理，可以計(jì)算出輸出信號(hào)與單個(gè)放大器的輸出信號(hào)相比，大小相等，，相位相差 90°，可以實(shí)現(xiàn)在不影響輸出信號(hào)的情況下改變駐波比的目的。

經(jīng)過分析對(duì)比，最終確定選用 AVAGO 公司的 ATF54143 型號(hào)的芯片進(jìn)行噪聲放大器的設(shè)計(jì)工作。該晶體管主要采用 pHEMT 工藝以獲取低噪聲系益以及寬帶性能，主要應(yīng)用在 WLAN，WLL/RLL 和 MMDS 等無線領(lǐng)域個(gè)引腳，封裝為 SOT-343，如圖 3-1。值得一提的是這款晶體管采用單電電源只需要通過直流偏置電路給柵極和漏極提供正電壓，而耗盡型的晶體要在柵極加負(fù)電壓，還需要控制柵極和源級(jí)的通電順序，所以，這款晶體源供電特點(diǎn)使得電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單許多。LNA 型號(hào)（GHz）（dB）（dB）（dB）in/out（mA）ATF-54143 0.45-6 0.5 16 ±1 1.5/1.5 60@5VBFP-420 0-10 1.05 20 ±1 1.6/1.6 35@12VAT-41511 0.1-5 1 11 ±1 18/1.8 50@12VEC-2612 2.4-2.8 1.2 24 ±1 1.8/1.8 65@5VEPA060B 1-20 0.8 20 ±1 1.8/1.8 50@12V
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN722.3

【參考文獻(xiàn)】

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9 劉t熲

本文編號(hào)：2559313