Ku频段微波放大模块的研究

论文摘要

本文以研制高性能的Ku频段微波放大模块为目标,研制了三个Ku频段微波放大模块:Ku频段低噪声放大模块,11-17 GHz的宽带功率放大模块及14-15.8 GHz的功率放大模块。本文介绍了晶体管的主要技术指标及其对设计过程的影响。总结了三个在应用中经常用到的设计方法:最大增益设计,最小噪声系数设计和高功率设计。对微波电路板及模块中常常出现的电磁兼容性问题做了讨论,总结解决电磁干扰的方法。在Ku频段低噪声放大器的设计中,描述了一款Ku频段低噪声放大模块的设计过程。在模块内的三级放大电路中,为使噪声和增益性能达到指标要求,在设计时利用系统级联的噪声系数理论对其进行分析,使用电磁仿真软件ADS对模型进行辅助设计。并对放大器的直流馈电电路及微带去耦电路做了相应的理论分析及仿真验证。最后针对测量结果与仿真结果的差异进行相关的讨论。在11-17GHz宽带功率放大模块的设计中,描述了一款单路输入,双路输出的中等功率放大模块的设计过程。通过对各种方案优劣性的比较,确定了模块的整体方案。由于本模块内的器件较多,针对该模块进行了电磁兼容的分析,并采取相应的屏蔽设计解决问题。在14-15.8 GHz功率放大模块的设计中,介绍了定向耦合器的基本理论,并描述了其设计及仿真过程。总结了目前主流的功率检测方法并分析了各种方法的优劣性,最后采用二极管检波功率检测的方法实现了模块的功率示警功能。最后分析测量结果与仿真出现差异的原因。本文研究的工作涉及了低噪声放大,功率放大,功率分配,定向耦合器,功率测量及检波等技术。对其中一些部分做了理论分析和实验结果的研究,并总结了相关的经验。为微波放大模块及微波电路的设计提供了一定的技术借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 Ku频段信号的特点
• 1.2 微波放大器的分类及应用
• 1.3 微波放大器的发展与趋势
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 微波放大器的基本理论
• 2.1 微波放大器的主要指标
• 2.1.1 增益
• 2.1.2 稳定性
• 2.1.3 输出功率
• 2.2 微波放大器的基本设计思想
• 2.2.1 最大增益设计
• 2.2.2 最小噪声设计
• 2.2.3 高功率设计
• 2.3 设计时的电磁兼容问题
• 第三章 Ku频段低噪声放大器的设计
• 3.1 低噪声放大器的设计指标
• 3.2 低噪声放大器的设计与仿真
• 3.2.1 电路形式与器件的选择
• 3.2.2 噪声系数及增益的分配
• 3.2.3 放大器偏置电路的设计
• 3.2.3.1 直流工作点的选择
• 3.2.3.2 直流供电电路的设计
• 3.2.3.3 馈电电路的设计
• 3.2.4 放大器微带电路部分的设计
• 3.2.4.1 放大器的稳定性分析
• 3.2.4.2 放大器的匹配电路设计
• 3.3 电路调试与测试
• 3.3.1 电路调试
• 3.3.2 测试结果
• 3.3.3 实验结果分析
• 第四章 11～17 GHz宽带功率放大模块的设计
• 4.1 功率放大模块的主要性能指标
• 4.2 放大模块的设计及仿真
• 4.2.1 模块整体方案的拟定
• 4.2.2 无源器件的设计
• 4.2.2.1 功率分配器的设计
• 4.2.2.2 隔离器的设计
• 4.2.3 功率放大器的设计
• 4.2.3.1 两级放大电路的设计
• 4.2.3.2 偏置电路的设计
• 4.2.4 整体电路的设计
• 4.2.5 屏蔽盒的设计
• 4.3 电路调试与测试
• 4.3.1 电路的调试
• 4.3.2 电路的测试
• 4.3.3 测试结果分析
• 第五章 14～15.8 GHz功率放大模块的设计
• 5.1 功率放大器模块的功能与指标
• 5.2 放大模块的设计及仿真
• 5.2.1 模块整体方案的拟定
• 5.2.2 定向耦合器
• 5.2.2.1 定向耦合器的基本理论
• 5.2.2.2 定向耦合器的设计
• 5.2.3 功率检测电路的设计
• 5.2.3.1 功率检测的基本方法
• 5.2.3.2 二极管检波器的设计
• 5.2.3.3 比较器的设计
• 5.2.4 放大链路的设计
• 5.2.5 偏置电路的设计
• 5.2.6 整体设计
• 5.3 电路测试及分析
• 5.3.1 电路的测试
• 5.3.2 测试结果及分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果