应用于S波段接收机的低噪声放大器设计文献综述

 2022-11-12 04:11

文 献 综 述

  1. 研究背景与意义

目前,微波技术已经应用在雷达通信、卫星遥感和通信、超高速无线局域网、固定无线接入技术、超宽带技术、电子对抗、GPS接收机、通信网等诸多领域中[18]。以无线通信为代表的的无线传输,为人类实现了在任何时间任何地点都能方便灵活地进行信息传递,其应用已渗透到军民领域的各个角落[1]-[4]

射频集成电路(RFIC)作为无线传输设备的核心器件,在无线传输的各个领域得到了广泛的应用,在其中,微波低噪声放大器作为系统的一个重要的组成部件,其性能的好坏对系统有着重要的影响[6]

随着中国北斗卫星导航的事业蓬勃发展,使得小型化、高性能的终端接收机技术的研究日益得到重视。而低噪声放大器作为导航接收机的最前端,它的性能很大程度上决定了整个接收机性能的好坏,是接收机的关键部件[7]-[8]

为了提高抗干扰能力,接收机的带宽必须尽可能大。其次,接收机中应用成百上千的微波器件,数量大,对微波器件的性能、一致性、可靠性都提出了很高的要求。这些高性能的要求落实到接收机前端的低噪声放大器,就要求单片低噪声放大器应保持稳定、高增益、幅相一致性好、低输入输出驻波比、低功耗、宽带设计等性能指标。因此,研究低噪声放大器的意义深远而重要[14]-[16]

  1. 低噪声放大器的特点及性能指标

作为射频接收机的第1级,低噪声放大器在提供一定的增益放大信号的同时,需要尽可能地避免引入噪声,还需要具有很好的线性度。现代无线接收机要求非常灵敏的电路,接收机的动态范围和灵敏度很大程度上都取决于低噪声放大器的噪声性能和线性度,低噪声放大器噪声系数变化很微小就可能对整个接收机的链路产生很大的影响[17]

在各种特定(带宽、解调方式和信噪比已定)的无线通讯系统中,能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF,而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。

低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号,降低噪声干扰,以供系统解调出所需的信息数据,所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的.在进行低噪声放大器设计时,需要了解射频电路设计的基本原理,它们包括:噪声原理、增益、线性度、输入输出匹配以及稳定度。低噪声的设计将在这些参数之间进行折衷优化[9]-[13]

  1. 相关研究的现状

近年来,一方面随着微波、毫米波技术的迅速发展,很多领域对放大器的需求量和性能要求越来越高。由于低噪声放大器对接收机的信号能够去除干扰信号,并放大有用的信号,所以各个领域对低噪放的性能要求也越来越高。另一方面,伴随着不断涌现出的很多新的半导体材料和新工艺技术的提高完善,还有各种新功能的射频模块也越来越多,使得我们在对有源电路的研制周期越来越短,研制的产品性能也越来越高,且各种模块的集成度的提高使得产品的体积也向着小型化发展。这种小型化、性能优越且噪声性能优越的放大器是未来社会发展的重要部分,因此,为了在未来社会中占据一定的地位,我们必须对半导体材料进行更多的挖掘,同时要更加完善我们的工艺水平,这样在未来对有源电路的设计中,才能缩短我们的研发周期,并研发出性能更加优良的放大器。目前各个国家都把对新材料的研究作为发展低噪放的重要方向之一。

目前低噪声放大器的设计中采用微带线来实现各级电路的匹配,包括输入匹配、输出匹配和级间匹配。我们可以根据仿真软件来计算微带电路的尺寸,现在仿真软件有很多种,都可以很好的设计匹配电路。

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