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随着当代无线电技术的发展,微波宽频带放大器已经成为无线通信系统的关键组成部分,其性能好坏将影响整个通信系统的性能。本文分析了微波低噪声放大器的发展现状,研究了微波低噪声放大器的设计原理以及一般方法,对宽带放大器的结构形式进行了比较,介绍了宽带匹配理论和计算机优化的一般方法。
文中针对微波低噪声放大器的设计指标,选用NEC公司的无封装HEMT管,使用宽带匹配理论对HEMT管进行设计用于K波段的宽带低噪声放大器。首先设计频率为19GHz-23GHz的微带探针耦合结构的波导-微带过渡器,该过渡器使用CST软件进行仿真优化,该设计具有宽频带,低插入损耗的特性。其次介绍了晶体管的主要参数,设计偏置电路,对放大器进行稳定性分析,通过多分支微带线进行输入输出端口匹配,利用ADS软件使用放大器S参数小信号模型进行原理图设计,对放大器分支线尺寸按照优化目标进行调整。由于考虑电路板上线路的寄生、耦合效应,使用ADS Momenturn仿真对电路进行再次设计,优化电路参数,得到较好的仿真结果。根据计算机仿真参数,使用Protel软件对放大器进行版图设计。论文在最后结合课题要求制作了K波段低噪声放大器实物,使用Agilent噪声系数分析仪对其进行了相关指标测试,测试结果显示低噪声放大器在19GHz-22GHz频带内噪声系数为2.2dB,增益为10.5dB左右(含转接头插损)。