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动态范围是描述接收机接收能力的一项重要指标,大的动态范围能够给接收机提供更好的抗干扰和抗衰落能力。本论文分析了常见接收机模拟前端的内部结构,通过对噪声系数和三阶互调截止点的分析,论证了位于模拟前端最前级的LNA(低噪声放大器)是限制模拟前端动态范围的瓶颈之一。本论文深入研究了微波双极型晶体管的特性,分析得出晶体管的噪声性能和线性度随偏置电流变化的变化趋势。然后基于此分析成果提出了两套扩展LNA动态范围的方法,两套方法都能够同时扩展动态范围的上下限,避免了以往方法以牺牲接收灵敏度为代价来换取线性度的提高。本论文的主要创新点为:1.在已有的微波晶体管噪声模型的基础上,推导出利用更易测量的参数计算最小噪声系数的表达式,在理论层面定性地分析了噪声系数随偏置电流的变化情况。通过对两款不同公司的晶体管测试,验证了最小噪声系数表达式和理论分析成果。2.利用Volterra级数法推导出共发射极双极性晶体管放大器的非线性传递函数,并得到放大器的IIP3(输入三阶互调截止点)随偏置电流的变化情况。论文还通过双音测试对理论分析结果进行了验证。3.提出了采用动态偏置的方法扩展LNA的动态范围,方法的主体是根据接收信号的强度动态地调节LNA的偏置,以获得更低的噪声系数和更高的三阶互调截止点。4.提出了利用可调节衰减器扩展LNA的动态范围。此方法包括两方面内容,第一,在LNA之前放置可调节衰减器,提高电路的整体线性度;第二,降低LNA的偏置电流以得到较小的噪声系数。5.设计了两套可调节的镜像电流源结构。两套结构分别可由模拟电压信号或数字信号控制其输出的电流大小。本设计具有电路简单,应用方便,准确性好等特点,此镜像电流源结构已经成功应用于动态偏置LNA的偏置电路中。本论文对提出的理论研究成果和电路改进方法都进行了实验验证。所提出的两套扩展LNA动态范围的方法已成功地应用于TETRA手持通信终端的射频前端电路中,并收到了良好的使用效果。