低噪聲放大器動態(tài)范圍擴展的理論和方法研究.pdf

1、動態(tài)范圍是描述接收機接收能力的一項重要指標,大的動態(tài)范圍能夠給接收機提供更好的抗干擾和抗衰落能力。本論文分析了常見接收機模擬前端的內(nèi)部結(jié)構(gòu),通過對噪聲系數(shù)和三階互調(diào)截止點的分析,論證了位于模擬前端最前級的LNA(低噪聲放大器)是限制模擬前端動態(tài)范圍的瓶頸之一。
　　 本論文深入研究了微波雙極型晶體管的特性,分析得出晶體管的噪聲性能和線性度隨偏置電流變化的變化趨勢。然后基于此分析成果提出了兩套擴展LNA動態(tài)范圍的方法,兩套方法都能

2、夠同時擴展動態(tài)范圍的上下限,避免了以往方法以犧牲接收靈敏度為代價來換取線性度的提高。
　　 本論文的主要創(chuàng)新點為:
　　 1.在已有的微波晶體管噪聲模型的基礎上,推導出利用更易測量的參數(shù)計算最小噪聲系數(shù)的表達式,在理論層面定性地分析了噪聲系數(shù)隨偏置電流的變化情況。通過對兩款不同公司的晶體管測試,驗證了最小噪聲系數(shù)表達式和理論分析成果。
　　 2.利用Volterra級數(shù)法推導出共發(fā)射極雙極性晶體管放大器的非線性傳

3、遞函數(shù),并得到放大器的IIP3(輸入三階互調(diào)截止點)隨偏置電流的變化情況。論文還通過雙音測試對理論分析結(jié)果進行了驗證。
　　 3.提出了采用動態(tài)偏置的方法擴展LNA的動態(tài)范圍,方法的主體是根據(jù)接收信號的強度動態(tài)地調(diào)節(jié)LNA的偏置,以獲得更低的噪聲系數(shù)和更高的三階互調(diào)截止點。
　　 4.提出了利用可調(diào)節(jié)衰減器擴展LNA的動態(tài)范圍。此方法包括兩方面內(nèi)容,第一,在LNA之前放置可調(diào)節(jié)衰減器,提高電路的整體線性度;第二,降低LN

4、A的偏置電流以得到較小的噪聲系數(shù)。
　　 5.設計了兩套可調(diào)節(jié)的鏡像電流源結(jié)構(gòu)。兩套結(jié)構(gòu)分別可由模擬電壓信號或數(shù)字信號控制其輸出的電流大小。本設計具有電路簡單,應用方便,準確性好等特點,此鏡像電流源結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功應用于動態(tài)偏置LNA的偏置電路中。
　　 本論文對提出的理論研究成果和電路改進方法都進行了實驗驗證。所提出的兩套擴展LNA動態(tài)范圍的方法已成功地應用于TETRA手持通信終端的射頻前端電路中,并收到了良好的使用效果。