【摘 要】
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低噪声放大器作为射频接收机的第一级有源器件,是决定整体射频接收机灵敏度的关键元器件,它是否可以正常工作以及工作状态好坏,都会直接影响整体接收机的性能。然而,近年来,随着无线通讯技术的快速发展,射频接收机所处的电磁环境越来越复杂。作为一种敏感器件,接收机中的低噪声放大器被干扰、损坏的可能性越来越大。同时,低噪声放大器也极容易被通过前门耦合进入接收机的高功率脉冲信号影响,甚至发生功能回退和损毁的现象。
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低噪声放大器作为射频接收机的第一级有源器件,是决定整体射频接收机灵敏度的关键元器件,它是否可以正常工作以及工作状态好坏,都会直接影响整体接收机的性能。然而,近年来,随着无线通讯技术的快速发展,射频接收机所处的电磁环境越来越复杂。作为一种敏感器件,接收机中的低噪声放大器被干扰、损坏的可能性越来越大。同时,低噪声放大器也极容易被通过前门耦合进入接收机的高功率脉冲信号影响,甚至发生功能回退和损毁的现象。因此低噪声放大器的电磁脉冲防护一直都是人们关注和研究的焦点领域。微波限幅器作为射频系统中的保护功能模块。该模块可以保护射频接收系统中的各个敏感元件尤其是低噪声放大器不被大功率信号破坏。本文以PIN二极管限幅器作为主要研究对象,在研究不同限幅电路结构优缺点的基础上,设计了不同频段的限幅低噪声放大器,并分别实施了高功率注入实验。论文的主要工作内容如下:(1)基于ADS仿真平台,对基于PIN二极管的无源限幅器进行了仿真分析。并重点研究了无源限幅器中不同结构电路的特点,同时探究了输入功率的幅度、脉宽以及重频对限幅器限幅性能的影响。(2)基于上述对限幅器的研究,设计并制作了基于北斗导航频段的限幅低噪声放大器。设计包括完整的限幅器结构选择、限幅电路的仿真优化以及低噪声放大器的设计过程。同时完成了低噪声放大器的损毁阈值测试实验以及限幅低噪声放大器的高功率注入防护实验。两个实验互为对照,在探究了低噪声放大器损毁现象的同时,也验证了限幅器对低噪声放大器的保护作用的有效性。(3)设计并制作了Ku频段的限幅低噪声放大器。完成了对Ku波段限幅器电路的设计以及优化。同时阐述了PIN二极管与金丝键合的细节要点。此外也完成了对屏蔽盒的仿真以及优化工作,并采用微组装工艺技术将限幅低噪声放大器进行板壳一体化制作。后续又进行了两种不同功率、频率的高功率脉冲注入实验。以此验证这种限幅器电路在带外高功率注入下以及带内高功率注入下的防护性,并测试了该限幅器对低噪声放大器的保护功能。
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