北斗与TD-LTE频段的低噪声放大器设计

来源 :齐齐哈尔大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:liufengsheng
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北斗导航系统是由我国自主研制的卫星导航系统,可为全球范围内的各种用户提供定位、导航、授时服务,且具有短报文通信功能。目前已完成区域组网,并于2012-12-27正式开始为亚太地区提供服务。而TD-LTE(Time Division Long Term Evolution)是第四代(4G)移动通信技术,是我国拥有自主知识产权的通信技术,相对于传统的2G,3G网络其在系统带宽、移动性、网络时延等方面都有极大的提高。自然,为了进一步提高北斗导航系统的性能,需要实现TD-LTE技术与北斗导航技术的融合以及他们之间的协同应用,进而为各行业提供高性能的服务。可以预见,融合这两项技术的通信终端必将具有广阔的应用前景。而低噪声放大器位于无线通信接收设备的前端,对系统的噪声系数起着决定性的作用。系统的噪声系数是影响接收系统灵敏度的主要因素,所以低噪声放大器的性能对设备的整体性能有重要的影响。因此,融合TD-LTE技术与北斗导航技术的无线通信接收设备前端低噪声放大器设计就成为了一个急需解决的科学问题。本论文设计了一个两级级联结构的低噪声放大器。主要研究内容如下:首先,通过比较几种实现多频段LNA的方式,最终确定了采用宽带LNA的方式来完成设计。其次,晶体管是LNA电路的核心,依据设计频段的噪声系数以及可用增益确定了晶体管。并根据其在不同的偏置条件下的性能参数确定放大器所需的静态工作点。第三,有源器件由于内部存在反馈,当反馈量达到一定程度时,放大器将产生振荡,甚至烧毁。所以本文分析了判断放大器稳定性的方法,以及常用的改善稳定性的措施。第四,对放大器的电路结构进行了分析,因LNA需要适当高的增益,所以采用两级级联的结构设计了放大器。由于本文所设计的放大器属于宽带放大器,而晶体管会随着工作频率的上升其可用增益会随之下降,所以分析了宽带匹配Q值的因素以及根据前后级设计目标不用分别确定了电路结构。利用安捷伦公司的ADS仿真设计软件设计了一个两级级联结构的低噪声放大器。工作频带为1.2-2.7GHz。其噪声系数小于1.4,增益大于21.5dB,在频带内的增益平坦度小于1.1dB,输入驻波系数小于1.923,输出驻波系数小于1.880。本论文的工作对于北斗卫星导航终端的设计以及性能的提高具有重要的科学意义,必将促进我国北斗导航技术的发展。
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