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用于直播卫星接收的3.4-4.2GHz低噪声放大器设计

汪言海  
【摘要】: 1993年12月,美国休斯公司发射了世界第一颗数字压缩电视直播卫星,卫星第一次真正有可能直接面向个人用户开展业务。由于带有加密技术,有条件接收和付费收看成为可能,此后卫星数字电视直播产业就在全球形成一股发展热潮。目前已有北美洲、南美洲、欧洲、亚洲、大洋洲、非洲的30多个国家和地区开展了卫星直播业务,其中美国、英国和日本是目前直播卫星业务开展得最好的国家。直播卫星业务不仅在这些地区产生了巨大的经济效益,推动了相关技术和产业的快速发展,也有力的促进了行业竞争。 放大器是最常见的射频(RF)电路之一。然而作为直播卫星电视的地面接收RF设备LNB(低噪声变频器)中最前级的放大电路,在功率放大的基础上一定要保证放大器本身的最小化噪声系数,目的是为了保证接收微弱信号的能力(即更高的灵敏度),由此提出了LNA(低噪声放大器)的电路概念。LNA一般是通过选用具有极低噪声系数的器件组成一级或二级低噪声放大再加一级功率驱动共同组成的放大电路。 论文研究的主要内容及创新之处: 本文首先介绍了卫星直播电视的形式和特点,以及国内外卫星直播电视发展的过程和现状,从而引伸出用于接收卫星直播电视信号的室外单元LNB;然后重点分析和阐述了LNB中核心电路LNA的基本电路特性,说明了LNA电路设计的理论依据和设计方法;最后完成了用于接收C波段直播卫星电视信号的LNA设计过程。此设计的创新在于设计的LNA频带是扩展的全频带800MHz(3.4-4.2GHz),且LNA电路在满足超低噪声系数(0.6dB)的同时保证了电路的稳定性。在噪声系数和增益设计中介绍了如何使用等噪声系数圆和等功率增益圆的联合设计以满足增益和噪声系数的指标,同时也介绍了如何通过添加负反馈增加电路的稳定性。所有的设计过程都是使用最流行的RFMW设计软件ADS仿真优化完成的,同时给出了设计的LNA电路在实际LNB中的应用PCB图,从而完成了从理论设计到实际应用的过程。


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