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低噪声放大器的高功率微波效应研究

低噪声放大器的高功率微波效应研究

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作者：任茂仁电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代社会的发展,电磁环境日益复杂,微波干扰和电磁辐射现象越来越普遍,并且射频和半导体器件的制程工艺越来越小,集成程度不断提高,往往通信系统的功能和内部器件的组成越复杂,受到电磁干扰的后果约严重。高功率微波(HPM)具有的频... 详细信息

随着现代社会的发展,电磁环境日益复杂,微波干扰和电磁辐射现象越来越普遍,并且射频和半导体器件的制程工艺越来越小,集成程度不断提高,往往通信系统的功能和内部器件的组成越复杂,受到电磁干扰的后果约严重。高功率微波(HPM)具有的频率高、功率高等特性,往往更容易对电子或通信系统产生干扰或损伤。接收机是通信系统发生前门耦合最主要的部件,所以研究接收机内部典型器件的HPM效应可为重要通信设备的电磁防护提供数据参考。本文以接收机内部的典型器件低噪声放大器(LNA)为效应研究目标,开展了在HPM耦合后,LNA的效应模拟仿真和注入实验研究,具体的研究内容如下:根据LNA的技术指标和设计步骤,在ADS中搭建了单级和两级的LNA电路,满足了设计指标;利用谐波平衡仿真工具分别对设计的单级和两级的LNA电路进行了非线性效应仿真,通过分析计算结果得出:当输入LNA的功率较小时,输出功率随着输入功率近似呈线性增加,即增益稳定;当输入功率超过一定强度后,LNA逐渐达到饱和的工作状态,表现为输出功率基本保持不变,增益逐渐减小;当输入信号的频率不同时,LNA的输出功率和增益随着输入功率的变化趋势基本相同,即LNA的非线性效应与输入信号频率的相关性较弱;利用瞬态响应仿真工具分别对设计的单级和两级的LNA电路进行了各极电压的仿真。分析计算结果得出:HPM脉冲信号注入两级LNA时,第一级栅极的瞬态电压值最高,并且增加趋势最显著,其他栅极、漏极的节点电压变化不明显且电压值较低,即第一级放大器的栅极最敏感,最易受到干扰或损伤;瞬态电压的数值与注入的脉冲上升沿、脉冲宽度的相关性较弱。对LNA进行了注入效应实验,搭建了对LNA的注入实验平台,通过实验得到了在注入不同功率时,受测LNA在频段2.4～2.5 GHz内的增益曲线;由增益突然的降低,得到了LNA发生损伤效应的功率阈值为31 d Bm;分析数据得到了LNA的增益随注入功率的变化曲线。

关键词：高功率微波低噪声放大器效应模拟仿真注入效应实验

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