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射频接收机前端是无线通信系统的重要组成部分,在军事和民用方面都有重要的应用,军事上,可应用于卫星通信、雷达电子战等,民用方面主要应用于无线通信领域。现代通信技术的飞速发展对接收机的技术指标提出了更高的要求,研制高性能的接收机具有重大的现实意义。
本论文对射频接收机前端的相关器件(低噪声放大器、滤波器、微波开关)进行了研究,重点讨论了2.2GHz~2.3GHz两级低噪声放大器设计与制作的全过程:从器件的仿真设计到版图制作,再到器件的测试与调试,然后是对版图制作方案的修改,最后是屏蔽盒的设计。最终的测试结果表明低噪声放大器的输入驻波比,输出驻波比均小于1.2,噪声系数小于1dB,增益大于23dB,增益平坦度在±O.3dB之内。在进行低噪声放大器常温测试的基础上,还进行了低温(77K)条件下低噪声放大器的测试实验。实验发现,在低温条件下低噪声放大器的噪声系数低于0.65dB,通过调节低噪声放大器的偏置点可获得低于0.35dB的噪声系数,可见,在低温条件下,低噪声放大器具有优异的噪声性能,但低温条件下低噪声放大器的输入驻波比,输出驻波比都有不同程度的恶化,增益也有大幅度下降。
本论文的主要创新点是利用贴调试铜箔带的方法对低噪声放大器进行调试,进而找出版图设计的“不足之处”,将版图设计方案修改之后印制新的电路板进行测试,新电路板的测试结果与原版图经过调试后的测试结果的一致性很好,从而验证了这种“贴调试铜箔带”的调试方法可行性好,可靠性高。
本论文还讨论了微带线带通滤波器的设计,分别用两种方法对1.8GHz~2GHz的带通滤波器进行仿真设计。仿真结果证明基于单端口群时延的仿真设计方法仿真精度高。在仿真设计的基础上,按照单端口群时延仿真设计方法设计的滤波器版图进行滤波器的制作,实测结果表明滤波器的带内插损,回波损耗和边带陡峭度达到了设计要求。此外,本论文还以1.8GHz~2.7GHz单刀双掷微波开关的设计为例,介绍了微波开关的仿真设计方法。