文 献 综 述
摘要：C波段LNA是卫星接收系统中一个非常重要的部分，一般置于接收系统的前端，可以实现信号在低信噪比叠加下的放大接收。低噪声放大器LNA是处于接收机最前端的关键部件之一，用于放大天线接收到的微弱信号。低噪声放大器LNA通常采用场效应晶体管作为核心部件，然后辅以相关的匹配网络：阻抗匹配、输入匹配和输出匹配等，保证能够满足关键的性能要求：高增益和低噪声系数。
关键词：C波段、低噪声放大器、LNA、场效应晶体管、匹配网络
- 选题背景
本文主要研究了C波段卫星接收机前端LNA设计与仿真。C波段卫星接收机前端LNA是低噪声放大器LNA中的一种，主要应用在卫星接收系统的接收机的前端，实现对微弱信号的低噪声放大。其采用的大多为低噪声且性能优良的晶体管。[1]
C波段定义是频率从4.0-8.0GHz的一段频带，作为通信卫星下行传输信号的频段，其下行波段是3.7-4.2GHz。低频率的C波段，在阴雨天气不会出现类似KU波段的雨衰现象。所以在卫星电视广播和各类小型卫星地面站应用中，该频段首先被采用且一直被广泛使用。
LNA也就是低噪声放大器，低噪声放大器LNA是处于接收机最前端的关键部件,放大天线接收到的微弱信号。低噪声放大器LNA广泛应用于移动通信、雷达、电子对抗及遥控遥测系统中。低噪声放大器LNA的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号,同时降低噪声产生的干扰,从而提高接收信号灵敏度,以提供系统能够正确且高效解调出所需要的信息或者数据。
随着科学技术特别是通信技术的迅猛发展，射频和微波电路得到越来越广泛的应用。而在射频收发系统中，放大模块的性能好坏对整个系统通信质量和传播距离起着致关重要的作用：低噪声放大器用于接收链路中放大天线接收到的微弱信号，使信号电平达到解调单元所能分辨的电平。因为在各种放大微弱信号的场合中，放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是迫切需要的，从而低噪声放大器LAN便应运而生。[2]
低噪声放大器LAN一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及用作高灵敏度电子探测设备的放大电路中的一部分。低噪声放大器LAN也面向移动通信基础设施基站应用，例如收发器无线通信卡、塔顶放大器(TMA)、组合器、中继器以及远端/数字无线宽带头端设备等的应用设计。目前无线通信基础设施产业正面临必须在拥挤的频谱内提供最佳信号质量和覆盖度的艰难挑战，所以接收器灵敏度是基站接收路径设计中最关键的要求之一，合适的低噪声放大器LNA的选择，特别是第一级低噪声放大器LNA可以大幅度改善基站接收器的灵敏度表现，所以低噪声指数也是关键的设计目标，另一个关键设计为线性度，它影响了接收器分辨紧密接近信号和假信号分别的能力。低噪声放大器LNA可以提供基站接收器路径比现有放大器产品更大的设计空间。
C波段卫星接收机前端LNA是卫星接收系统中一个非常重要的部分，置于接收系统接收机的前端，可以实现信号在低信噪比叠加下的放大接收。设计一款能够到达高性能要求的用于C波段卫星接收机前端的低噪声放大器LNA是一个不小的挑战，设计如果能够应用于C波段卫星接收机前端且能同时满足高增益和低噪声系数，那么这将会成为一次非常有意义的设计实验。[3]
- 国内外研究现状综述
C波段被广泛使用于卫星电视广播和各类小型卫星地面站应用中，所以卫星接收机上通常会有C波段卫星接收机前端LNA的存在，低噪声放大器LNA在卫星接收机前端放大天线接收到的微弱信号，同时降低噪声的干扰。同时C波段这段频率在全球范围内也将会广泛用于5G：随着以第三代合作伙伴项目（3GPP）标准为基础的蜂窝移动通信网络的持续快速发展，在6GHz频点以下频段，具有最多连续频谱资源的3300-4200MHz频段（也就是C波段的下行频率）正在兴起，被越来越多的移动通信基础网络运营商作为或规划作为可用于移动宽带的潜在频段，成为全球最有可能首先实现5G（第五代移动通信）网络商用部署的频段。此外，全球移动通信业界也逐渐趋于达成共识的是，对于在1-6GHz频段内引入/部署5G（第五代移动通信）系统以及新一代国际移动通信（IMT）技术，具备优良性能（比如良好无线传播特性以及较大可用连续带宽）3300-4200MHz频段以及4400-4900MHz频段将会成为移动通信基础网络运营商的首选频段。[4]
