【摘要】：低噪聲放大器(LNA)是現代無線通信系統(tǒng)中的重要模塊,由于其在接收系統(tǒng)中所處的特殊位置,對高性能LNA的研制有重要的工程應用價值。本課題基于SiGe異質結雙極晶體管,分別在1.6-2.4 GHz和6-1 0GHz頻段完成了低噪聲放大器的研制和仿真。主要工作如下:首先,分析了LNA的性能指標,包括增益、噪聲、帶寬、穩(wěn)定性和駐波比等。對低噪聲放大器的拓撲結構進行了歸納比對。其次,選用NXP公司SiGe異質結雙極性晶體管完成了1.6-2.4GHZ頻段內LNA的研制。依據設計指標,對所選微波器件進行了輸出特性掃描并確定最佳工作點。晶體管的增益隨頻率升高大幅下降,本課題采用負反饋結構,在晶體管基極和集電極之間添加RC網絡補償高頻段衰減的增益,并在其輸出端口并聯RC電路削減低頻段增益來改善LNA的增益平坦度。低噪聲放大器噪聲系數和功率增益是相互制約的參量,本文通過在最小噪聲和最大增益之間折中選取最佳的源阻抗點完成了輸入阻抗的匹配。原理圖聯合版圖仿真滿足設計指標。在LNA版圖設計中,采用大面積的銅層作為地線,并在電源引腳處并聯兩個電容對外界引入的高頻信號進行旁路。測試結果顯示在帶寬內,LNA輸入和輸出端口回波損耗均低于-l0dB,增益為15dB±0.5dB,平坦度良好,噪聲系數低于1.8dB。最后,完成了6-l0GHz低噪聲放大器的設計。不同的頻率下晶體管的S參數和輸入輸出阻抗也不同。對于本次寬帶低噪聲放大器的設計,采用并聯和串聯負反饋相結合的方法,并加入級間和衰減網絡來調節(jié)LNA的增益平坦度與穩(wěn)定性。該放大器是由兩個SiGe HBT晶體管復合構成,中間采用電容直接耦合的方式。原理圖和版圖聯合仿真的結果顯示在工作頻段內,LNA的噪聲系數小于2.5dB,增益介于20-22.5dB之間,增益平坦度小于2.5dB,輸入輸出回波損耗均低于-10dB,穩(wěn)定性良好,滿足設計指標。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN722.3
【圖文】：

圖1-2 SiGe異質結雙極性晶體管結構示意圖Fig.1-2 SiGe heterojunction bipolar transistor structure SiGe HBT 的結構圖，基極和發(fā)射極采用不同的材料，由極注入的載流子將受到阻礙，并且電流增益不會強烈依賴率。所以，可通過對基區(qū)高摻雜來降低體電阻、提高頻率

平面上畫出該圓，如圖 2-8 所示。圖2-8 放大器輸入穩(wěn)定性判定圓Fig.2-8 Amplifier input stability decision circle圖2-8所示為放大器輸入穩(wěn)定性判定圓，穩(wěn)定圓| | = 1將整個圓圖劃分成2個區(qū)域，在穩(wěn)定圓圖上，放大器處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。也就是說在設計 LNA 的時候，處于圓圖上的點有可能使放大器振蕩，也有可能使放大器穩(wěn)定，所以需要判定這兩個區(qū)域那個是對應穩(wěn)定的區(qū)域，那個是不穩(wěn)定的區(qū)域�？捎萌缦路椒ù_定，以輸入穩(wěn)定性圓為例，如果 = 0，此時 =

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本文編號：2722342