【摘要】：低噪聲放大器(LNA)是現(xiàn)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(yīng)用價(jià)值。本課題基于SiGe異質(zhì)結(jié)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(biāo),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?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了歸納比對。其次,選用NXP公司SiGe異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管完成了1.6-2.4GHZ頻段內(nèi)LNA的研制。依據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),對所選微波器件進(jìn)行了輸出特性掃描并確定最佳工作點(diǎn)。晶體管的增益隨頻率升高大幅下降,本課題采用負(fù)反饋結(jié)構(gòu),在晶體管基極和集電極之間添加RC網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償高頻段衰減的增益,并在其輸出端口并聯(lián)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(shù)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(diǎn)完成了輸入阻抗的匹配。原理圖聯(lián)合版圖仿真滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。在LNA版圖設(shè)計(jì)中,采用大面積的銅層作為地線,并在電源引腳處并聯(lián)兩個(gè)電容對外界引入的高頻信號進(jìn)行旁路。測試結(jié)果顯示在帶寬內(nèi),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(shù)低于1.8dB。最后,完成了6-l0GHz低噪聲放大器的設(shè)計(jì)。不同的頻率下晶體管的S參數(shù)和輸入輸出阻抗也不同。對于本次寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì),采用并聯(lián)和串聯(lián)負(fù)反饋相結(jié)合的方法,并加入級間和衰減網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié)LNA的增益平坦度與穩(wěn)定性。該放大器是由兩個(gè)SiGe HBT晶體管復(fù)合構(gòu)成,中間采用電容直接耦合的方式。原理圖和版圖聯(lián)合仿真的結(jié)果顯示在工作頻段內(nèi),LNA的噪聲系數(shù)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(shè)計(jì)指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN722.3
【圖文】：

圖1-2 SiGe異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-2 SiGe heterojunction bipolar transistor structure SiGe HBT 的結(jié)構(gòu)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(huì)強(qiáng)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(gè)圓圖劃分成2個(gè)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(shè)計(jì) LNA 的時(shí)候，處于圓圖上的點(diǎn)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(gè)區(qū)域那個(gè)是對應(yīng)穩(wěn)定的區(qū)域，那個(gè)是不穩(wěn)定的區(qū)域。可用如下方法確定，以輸入穩(wěn)定性圓為例，如果 = 0，此時(shí) =

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本文編號：2722342