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研究生:郭穰進
研究生(外文):Jang-Chin Kuo
論文名稱:低成本Ku頻帶低雜訊放大降頻器
論文名稱(外文):Low Cost Ku Band Low Noise Block Down-Converter
指導教授:繆紹綱繆紹綱引用關係鄭獻勳
指導教授(外文):Shaou-Gang MiaouShiann-Shiun Jeng
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:微波低雜訊降頻器放大器
外文關鍵詞:downconverterlow noise amplifierku band
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本論文的主要目的是設計、模擬、製作Ku頻帶的直接廣播衛星接收系統中的低雜訊放大降頻器。為考量商業化,在符合規格的前提下,針對電子元件的選擇、電路板的佈線,製作出符合全球直接廣播衛星接收頻帶之低成本、小型化的低雜訊放大降頻器。
本論文主要分成三大部份:第一個部份介紹直接廣播衛星接收系統,算出連接預算,並由規格中推算出特性預估以規劃元件的使用。第二部份針對四個模組:低雜訊放大器、鏡像抑制濾波器、介質諧振振盪器、混頻及中頻放大器,作設計、模擬與製作,並針對各個模組作測試。第三部份結合以上模組作整體小型化的電路板佈線,其面積可縮小至63.5 mm 23.5 mm之水準,因而可降低電路板及機殼的成本。並對整體作量測與調整,主要測試結果中,增益在50 ~ 60 dB之間,雜訊指數低於1.0 dB,本地振盪器之相位雜訊可達到-70 dBc / Hz ( @ 1KHz )、-86 dBc / Hz ( @ 10KHz )、-105 dBc / Hz ( @ 100KHz )。與規格做比較,所有測試結果皆能符合規格。

The purpose of this thesis is to design , simulate and develop a Ku Band low noise block down-converter . Considering commercial application , we focus on the selection of electric components and the layout of print circuit board to develop a low cost small size universal low noise block down-converter.
This thesis consists of three parts : The first part introduces the direct broadcasting system , calculates the link budget , and selects appropriate components to meet the specifications . The second part designs , simulates and measures four modules : low noise amplifier , image rejection filter , dielectric resonator oscillator , and mixer with IF amplifier MMIC . The third part integrates these four modules to make a small size layout . The size of the layout is 63.5 mm 23.5 mm that can reduce the cost of PCB and housing . The overall gain of this low noise block down-converter is between 50 ~ 60 dB by measurement , the noise figure is below 1.0 dB , the phase noise of local oscillator is -70 dBc / Hz ( @ 1KHz )、-86 dBc / Hz ( @ 10KHz )、-105 dBc / Hz ( @ 100KHz ) . Comparing these measurement results with specifications , all measurement results are conformed to specifications .

摘要……………………………………………………….……………………..i
Abstract………………………………………………………………………….ii
圖次…………………………………………………………………………….vi
第一章 導論……………………………………………………………………1
1.1 研究動機………………………………………………………………1
1.2 論文綱要………………………………………………………………2
第二章 系統說明………………………………………………………………3
2.1 直接廣播衛星簡介……………………………………………………3
2.2 系統連接預算…………………………………………………………4
2.3 地面接收端設備………………………………………………………8
2.4 低雜訊放大降頻器方塊圖、規格及特性預估………………………9
第三章 低雜訊放大器( Low Noise Amplifier )設計…………………………12
3.1微波場效電晶體………………………………………………………12
3.2低雜訊放大器設計……………………………………………………16
3.2.1 砷化鎵場效電晶體S-參數等效電路…………………………16
3.2.2 穩定性( Stability )分析…………………………………18
3.2.3 放大器雜訊……………………………………………………19
3.2.4 電路設計及模擬………………………………………………20
3.3電路板佈線及測試結果………………………………………………25
第四章 鏡像抑制濾波器設計………………………………………………...26
4.1鏡像頻率與鏡像抑制濾波器( Image Rejection Filter )……………26
4.2鏡像抑制帶通濾波器設計……………………………………………27
4.3 測試結果…………………………………………………………….30
第五章 本地振盪器設計……………………………………………………...32
5.1介質諧振振盪器介紹…………………………………………………32
5.2品質因數 ( Quality FACTOR )……………………….………………32
5.3介質諧振器…………………………………………….…………..….33
5.4介質諧振振盪器的種類………………………………………………33
5.5平行回授介質諧振振盪器設計………………………………………35
5.5.1 等效電路模型的建立………………………………………….35
5.5.2 振盪器設計條件…………………………………………….....38
5.5.3平行回授介質諧振振盪器電路模擬…………………………..39
5.6電路板佈線及測試結果……………………………………………...46
第六章 混波器及中頻放大器設計…………………………………………...51
6.1 使用元件及相關資料………………………………………………..51
6.2 環形耦合電路設計………………………………………………..…52
6.3 環形耦合電路模擬及模擬結果……………………………………..54
6.4 中頻( IF )端設計……………………………………………………..56
6.4.1 中頻端阻抗匹配設計………………………………………….56
6.4.2 中頻端電路模擬……………………………………………….57
6.5 電路板佈線及測試結果……………………………………………..58
第七章 整體印刷電路板佈線與測試結果…………………………………...61
7.1 印刷電路板佈線……………………………………………………..61
7.2 整體測試結果………………………………………………………..63
第八章 結論與展望…………………………………………………………...65
參考文獻………………………………………………………………………66

[1] John Breeds,”The Satellite Book — A Complete Guide To Satellite TV Theory And Practice”,Fourth Edition,Swift Television Publications ,1995。[2] 舒標,”衛星電視電路及維修”,初版,全華,1995。[3] 呂學士,”微波半導體電路” ,初版,全華,1996。[4] Agilent Technologies,Application Note,”High Frequency Transistor Primer Part IV GaAs FET Characteristics”。[5] NEC,”NE325S01 Data Sheet”。[6] NEC,”NE425S01 Data Sheet”。[7] Agilent Technologies,Application Note,”High Frequency Transistor Primer Part II Noise and S-parameter Characterization”。[8] Guillermo Gonzalez,”Microwave Transistor Amplifiers: Analysis and Design”,2nd Edition,Prentice Hall,1996。[9] Ansoft,”Ansoft Serenade User Guide”。[10] D. Kajfez and P. Guillon,”Dielectric Resonators”,Vector Field,1990, ch. 10。[11] Avantek,Application Note,”Introduction to DRO”。[12] Abelardo Podcameni and Luiz Fernando Martins Conrado,”Design of Microwave Oscillators and Filters Using Transmission-Mode Dielectric Resonators Coupled to Microstrip Lines”,IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,vol. MYY-33,No. 12,December 1985。[13] Fujitsu,”FMM5107ML Data Sheet”。[14] Fujitsu,”FMM5107ML Application Note”。

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