微波宽带低噪声放大器的研究与设计

发布时间：2020-04-09 12:45

【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。
【图文】：

结构图,结构图,平衡式,功分器

平衡式放大器的工作带宽主要受前置与后置功分器的频带宽度的限制，现阶段最常用的功分器结构是交叉指型 3dB定向祸合器，又称为Lange祸合器[361，它的频带可做到倍频程或略宽，·如图3.6所示。图3.6(a)四指结构图3.6图3.6(b)六指结构Lange祸合器的结构图平衡式放大器有如下几个方面的优点，由于使用了Lange祸合器使放大器具

比较图,仿真电路,放大器,电阻

此时驻波比VSWR小于2，并且器件的稳定性系数在工作频带内均小于l，这些说明器件的工作状态是不稳定，技术指标也不符合设计的预期要求。应在器件的栅极和源极之间加入负反馈电阻，仿真电路如图4.7所示。电阻R，为并联反馈电阻，其阻值大小由式 (4.17)所确定，通过软件的优化，最终其阻值选为227n。第一级负反馈电路的反射系数和稳定性仿真结果如图4.8所示。比较图
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN722.3

【参考文献】