低噪聲放大器動態(tài)范圍擴(kuò)展的理論和方法研究.pdf

1、動態(tài)范圍是描述接收機(jī)接收能力的一項(xiàng)重要指標(biāo),大的動態(tài)范圍能夠給接收機(jī)提供更好的抗干擾和抗衰落能力。本論文分析了常見接收機(jī)模擬前端的內(nèi)部結(jié)構(gòu),通過對噪聲系數(shù)和三階互調(diào)截止點(diǎn)的分析,論證了位于模擬前端最前級的LNA(低噪聲放大器)是限制模擬前端動態(tài)范圍的瓶頸之一。
　　 本論文深入研究了微波雙極型晶體管的特性,分析得出晶體管的噪聲性能和線性度隨偏置電流變化的變化趨勢。然后基于此分析成果提出了兩套擴(kuò)展LNA動態(tài)范圍的方法,兩套方法都能

2、夠同時(shí)擴(kuò)展動態(tài)范圍的上下限,避免了以往方法以犧牲接收靈敏度為代價(jià)來換取線性度的提高。
　　 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為:
　　 1.在已有的微波晶體管噪聲模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出利用更易測量的參數(shù)計(jì)算最小噪聲系數(shù)的表達(dá)式,在理論層面定性地分析了噪聲系數(shù)隨偏置電流的變化情況。通過對兩款不同公司的晶體管測試,驗(yàn)證了最小噪聲系數(shù)表達(dá)式和理論分析成果。
　　 2.利用Volterra級數(shù)法推導(dǎo)出共發(fā)射極雙極性晶體管放大器的非線性傳

3、遞函數(shù),并得到放大器的IIP3(輸入三階互調(diào)截止點(diǎn))隨偏置電流的變化情況。論文還通過雙音測試對理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 3.提出了采用動態(tài)偏置的方法擴(kuò)展LNA的動態(tài)范圍,方法的主體是根據(jù)接收信號的強(qiáng)度動態(tài)地調(diào)節(jié)LNA的偏置,以獲得更低的噪聲系數(shù)和更高的三階互調(diào)截止點(diǎn)。
　　 4.提出了利用可調(diào)節(jié)衰減器擴(kuò)展LNA的動態(tài)范圍。此方法包括兩方面內(nèi)容,第一,在LNA之前放置可調(diào)節(jié)衰減器,提高電路的整體線性度;第二,降低LN

4、A的偏置電流以得到較小的噪聲系數(shù)。
　　 5.設(shè)計(jì)了兩套可調(diào)節(jié)的鏡像電流源結(jié)構(gòu)。兩套結(jié)構(gòu)分別可由模擬電壓信號或數(shù)字信號控制其輸出的電流大小。本設(shè)計(jì)具有電路簡單,應(yīng)用方便,準(zhǔn)確性好等特點(diǎn),此鏡像電流源結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功應(yīng)用于動態(tài)偏置LNA的偏置電路中。
　　 本論文對提出的理論研究成果和電路改進(jìn)方法都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。所提出的兩套擴(kuò)展LNA動態(tài)范圍的方法已成功地應(yīng)用于TETRA手持通信終端的射頻前端電路中,并收到了良好的使用效果。