D波段低噪声放大器(LowNoiseFigure,LNA)的国内外发展现状李力2012301510038.doc

武汉大学 题目 D波段低噪声放大器 （Low Noise Figure, LNA）的国内外 发展现状 专 业:电子科学与技术 学 院:物理科学与技术 年 级:2012级 学习形式:全日制.教育 学 号:2012301510038 论文作者:李力 论文指导老师:何进 指导老师职称:副教授 武汉大学继续教育学院 全日制 完成时间: 2016年 1月 11 日摘 要 LNA即低噪声放大器，是噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器（比如手机、电脑或者iPAD里面的WiFi），以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。因为所有后面的处理都是基于LNA放大后的信号进行的，所以有一个低噪声的模拟放大器是至关重要的。D波段频率范围为110GHz-170GHz,波长范围2.73-1.76mm，属于毫米波（极高频）级波段。而毫米波单片集成电路因为其相对于传统混合电路有着可靠性高，重量小，体积小等优点，允许其低成本的大批量生产，而有着显著的优势。D波段低噪声放大器在雷达、智能弹药、发射器、接收器以及辐射系统等方面有其独特的发展。在本文中，我们将介绍一些d波段低噪音放大器以及它们在世界上目前的进展。 关键词：LNA D波段 低噪声放大器 目 录 摘 要 II 第1章 绪 论 1 1.1 本论文的背景和意义 1 1.2 本论文的主要方法和研究进展 1 1.3 本论文的主要内容 1 第2章 低噪声放大器的简介 2 2.1 低噪声放大器 1 第3章各类D波段低噪声放大器介绍 3 3.1高性能D波段（118GHz）低噪声放大器 3 3.2 120GHz SiGe低噪声放大器和毫米波成像 4 3.3 155GHz有史以来最高频率固态放大器 5 3.4 180GHz的低噪声放大器 7 结 论 8 参考文献 10 第1章 绪 论 1.1 本论文的背景和意义 由于低噪声放大器在各类收发器中起着极其关键的作用，而D波段的低噪声放大器整体发展现状在国内各大学术站点中又少有谈及。固本文主要收集国内外D波段低噪声放大器实例，并展现其现状。 1.2 本论文的主要方法和研究进展 本论文主要从国内外各大学术站点中整合收集有关D波段低噪声放大器研究论文，经过整合汇集得出。 1.3 本论文的主要内容 本文主要就四个频率上的D波段低噪声放大器的研究进行讨论。简单的展示了各类放大器的基本结构以及大致性能。其中包括“高性能D波段（118GHz）低噪声放大器”、“ 120GHz SiGe低噪声放大器”、“ 155GHz有史以来最高频率固态放大器”、“ 180GHz的低噪声放大器”。 第2章 低噪声放大器的简介 2.1低噪声放大器 噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合，放 低噪声放大器 大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表 示。理想放大器的噪声系数 F=1（0分贝），其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。现代的低噪声放大器大多采用晶体管、场效应晶体管；微波低 低噪声放大器 噪声放大器则采用变容二极管参量放大器，常温 参放的噪声 温度Te可低于几十度(绝对温度)，致冷参量放大器可达20K以下，砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛，其噪声系数可低于 2 分贝。放大器的噪声系数还与晶体管的工作状态以及信源内阻有关。为了兼顾低噪声和高增益的要求，常采用共发射极一共基极基联的低噪声放大电路。 第3章 各类D波段低噪声放大器介绍 3.1 高性能D波段（118GHz）低噪声放大器 在线性的小信号等效电路中，通过对合适的小信号器件的测量，我们可以得到HEMT器件的参数约是从0.5GHz到50GHz。而这个模型通过进一步的优化可以达到94GHz，但是要达到118GHz的运行参就需要获得对应的元件（栅极、漏极和源极电感），这一点是十分困难的。毫米波单片集成（毫米波）电路提供显著优势高可靠性，重量轻，体积小传统混合电路。这些优点允许低成本的大批量生产没有性能退化。低噪声放大器是一个重要的组成部分雷达，智能弹药，以及接收器链辐射系统。InP HEMT技术独特地使高性能的发展低噪声放大器在1内由于以其高频率能力[升]。 如图1所示，这是一个单端带宽118GHz的低噪声放大器， 大小为3.4毫米*1.6毫米，每段总栅外围都是40微米的四指高电子迁移率晶体管（HEMT），这样就保证了一个简单的高阻抗与低阻抗