高灵敏度信道化接收机前端子系统研究

论文摘要

本文首先简要介绍了高温超导滤波器在工程中的应用与前景,以及高温超导体的基本性质。而后进一步介绍了经典超导理论。继而分两章详细论述了高温超导接收机前端最重要的两个器件——滤波器和低噪声放大器的工作原理。再结合实际课题,分析了信道化接收机前端子系统的设计指标。在此基础上,结合滤波器和低噪声放大器的基本原理和超导薄膜的特性详细阐述了高温超导滤波器以及低温低噪声放大器的设计及制作过程,最后给出滤波器低噪声放大器及子系统测试结果并对其作出相应分析。本文中介绍的长方形开口环谐振器耦合带通滤波器比传统发夹线结构面积小,在S波段频率可以大大减小器件的体积。低温低噪声放大器也采用了特殊的匹配方式,引入了串联反馈技术和电阻加载技术,改善了放大器的稳定性和驻波性能。同时减小了器件体积。使子系统设计符合小型化要求。通过测试结果可以发现高温超导滤波器有极低的插入损耗,带边极为陡峭,带外抑制更接近于理想曲线。低温低噪声放大器在低温下比常温状态不仅噪声系数大大减小,而且增益也有一定程度的增加。可在一定程度上减小后续电路对噪声的影响。所研制的信道化高温超导接收机前端系统的灵敏度及矩形系数均比常规接收机系统有较大提高。在设计中还采用了ADS、IE3D等电路电磁仿真软件,不仅提高了设计的准确性,也大大缩短了设计周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 高温超导滤波器在工程中的应用与前景
• 1.2 高温超导的基本性质
• 1.2.1 零电阻效应
• 1.2.2 迈斯纳效应
• 1.2.3 临界温度
• 1.2.4 临界磁场
• 1.2.5 临界电流密度
• 1.3 超导体的非线性效应
• 1.3.1 非线性表面阻抗
• 1.3.2 谐波生成
• 第二章 滤波器的基本原理
• 2.1 低通原型滤波器
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 低通原型滤波器分类
• 2.2 频率变换
• 2.2.1 由低通到高通的频率变换
• 2.2.2 由低通到带通的频率变换
• 2.2.3 由低通到带阻的频率变换
• 第三章 低噪声放大器的基本原理
• 3.1 微波晶体管放大器
• 3.2 放大器的参数
• 3.2.1 二端口网络的S 参数模型
• 3.2.2 功率增益
• 3.2.3 稳定性
• 3.2.4 噪声系数
• 3.2.5 驻波比
• 3.2.6 工作带宽和动态范围
• 第四章 高灵敏度接收机前端子系统设计
• 4.1 接收机前端系统的设计指标分析
• 4.1.1 接收机的噪声系数
• 4.1.2 接收机的灵敏度
• 4.1.3 接收机的1dB 压缩点和三阶交截点
• 4.1.4 动态范围
• 4.2 接收机前端系统的设计框图
• 4.3 接收机前端子系统的系统仿真与指标确定
• 4.3.1 接收机前端系统的指标
• 4.3.2 接收机前端子系统的仿真分析
• 第五章 高温超导微波滤波器的设计
• 5.1 窄带带通滤波器设计
• 5.2 谐振器的选择
• 5.3 耦合系数的计算与仿真
• 5.3.1 电场耦合
• 5.3.2 磁场耦合
• 5.3.3 混合耦合
• 5.3.4 耦合系数的仿真
• 5.4 HTS 滤波器的电路设计
• 5.4.1 耦合系数的计算
• 5.4.2 外界Q 值和抽头位置的确定
• 5.4.3 带通滤波器仿真与器件设计
• 第六章 低温LNA 的设计
• 6.1 晶体管的噪声、增益和稳定性分析
• 6.1.1 晶体管的增益分析
• 6.1.2 晶体管的噪声分析
• 6.1.3 晶体管的稳定性分析
• 6.2 改善晶体管的稳定性
• 6.3 匹配和偏置电路的设计
• 6.3.1 直流偏置网络的设计
• 6.3.2 匹配电路设计
• 6.4 低噪声放大器电路仿真与优化
• 第七章 测试结果与分析
• 7.1 HTS 滤波器的测试与分析
• 7.2 低温LNA 的测试与分析
• 7.3 接收机前端子系统的测试与分析
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历