4  低噪声放大器电路设计 18

4.1 设计方案与设计目标 18

4.2 直流工作点扫描与偏置电路设计 18

4.3 匹配网络设计 21

4.4 电路的整体优化设计 27

4.5  PCB板图设计 30

4.6 小结 32

结论..33

致谢..34

参考文献..35

1 绪论

1.1关于C波段

波段通常是由无线电波按一定性质划分成的。通常所说的无线电波，是指波长从100,000m到0.75mm不等的电磁波。根据电磁波传播特性，可以将其划分为超长波、长波、中波、短波、超短波等波段。

C波段，是频率从3.7- 4.2GHz的一段频带，通常用做通信卫星下行传输信号的频段。在卫星电视广播和各类小型卫星地面站应用中，该频段首先被采用且一直被广泛使用。C波段利用3.7 - 4.2GHz频段作为下行、5.925 - 6.425GHz频段作为上行。低频率的C波段，在阴雨天气不会出现类似KU波段的雨衰现像。论文网

1.2 低噪声放大器的应用与分类

现代通信中，信息以电信号为载体传播，而电信号的变换处理需要使用各种各样的电子线路共同作用，其中发射机、接收机是现代通信系统中有关信号发射与接收的重要组成部分。这其中一个电子重要部件是低噪声放大器（LNA），它是射频通信、现代雷达、测试仪器、电子战系统中的重要部件，在接收系统中总是处于前端位置，主要作用是对整个系统接收的微弱信号进行放大，并降低噪声的干扰。

图 1.1 接收机系统原理框图

如图，低噪声放大器位于在系统前端，其噪声性能的好坏直接影响着整机的性能[6]。它应当提供一定的增益，后级电路的噪声同时也应在此受到削弱。满足了低功耗这一要求之后，所需的放大器噪声系数必须很低才能使系统具有良好的性能，此外适宜的增益也应做考虑。目前，LNA已广泛应用于遥感遥控、微波通信、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波/毫米波测量系统中，是必不可少的重要器件[6]。文献综述

关于放大器的应用，噪声系数、输出功率是大家主要关心的只两个指标。LNA主要应用在微波接收系统之内，可以减少系统接收到的杂波干扰而放大系统有用信号、减小噪声，提高系统的接收灵敏度[6]。

本次毕业设计中的放大器从频段上来讲，是C波段系列的，同时它是低噪声放大器。本设计的目的是实现高增益，低反射，低噪声等等技术特性。

1.3 低噪声放大器的研究意义与发展现状

1.4 论文内容安排

本文的内容主要关于C波段低噪声放大器的设计仿真与优化。

文章前2部分介绍了课题背景、低噪声放大电路的基础理论，第3部分介绍了当前业界常用的各种器件的技术性能，分析各种器件特性选出了设计采用的核心器件，确定了电路的基本结构。第4部分陈述了具体的设计过程。

所设计的低噪声放大器在工作频段（3.7GHz-4.2GHz）内增益大于40dB，噪声系数小于0.5dB，VSWR小于1.5，S11与S22参数小于-14dB，工作频带内增益起伏约1.44dB。 

2 放大器电路的基本理论

2.1 二端口网络

低频段电路可以在短路或开路的下测量，微波频段的电路则不能如此测量。在放大电路中，负载与信号源之间应当严格匹配的[6]。在开路（短路）条件下，可能致使放大电路在非稳定区域范围内工作，整个电路或某一部分会产生自激或振荡状态，从而无法测得电路的一些所需参数[6]。所以我们需要1种新的参数，它应可以在端口匹配的时候描述所测网络特性。目前，在RF电路中应用广泛的是S参量。使用两端口网络分析法，S参数可避开不现实的终端条件，也可以避免损坏待测器件，可以测定器件的几乎所有RF特征。