基于超导接收机前端的低温低噪声放大器设计

航天GPS接收机的低噪声放大器设计文章作者：杨春宝张海云白洁文章类型：设计应用文章加入时间：2004年10月22日0:33文章出处：电子技术应用摘要：介绍一种用于航天GPS接收机的无源微天线的低噪声放大器设计。

内容涉及选择低噪声放大器的输入匹配网络及优化匹配参数；并通过实际测试验证了它在天线中应用的有效性。

实验结果表明性能优于已有的星载GPS接收机天线。

关键词：低噪声放大器航天GPS接收机无源微带天线全球定位系统GPS（Global Postitioning System）是一种无源定位系统，对海陆空天的运动和静止载体都可应用。

研究资料表明，在900km以下的近地轨道，GPS接收机的单点实时定位精度不低于地面的应用水平。

GPS的航天应用正影响着未来航天器系统的结构。

GPS技术在航天器上的应用，对航天器成本、功耗、重量的降低有显著的效果。

GPS能够完成多种传感器完成的功能，测定航天器的航迹、姿态、时间参数及航天器间的相对距离，最终结果可以使航天器上的传感器附件数量减少，增强航天器在轨自主运行的能力[1]。

本航天GPS接收机是L1 C/A码导航型接收机，只接收L1 C/A信号。

对地面应用的接收机，L1 C/A信号的最低接收功率为-160.0dBw[2]，有用信号淹没在热噪声信号中。

在LEO轨道，考虑自由空间传播损耗和大气损耗都小于地面应用，所以GPS信号功率比地面大1～7dBw。

接收机接收到的信号经下变频后，在较低的中频频率进行基带处理。

通常无源天线接收的信号强度不满足变频器芯片的输入要求，所以要用低噪声放大器对天线接收信号进行放大。

低噪声放大器要满足增益要求且噪声系数尽量小。

1 LAN设计天线和LAN部分设计的框图如图1所示。

各部门集成在一起，以降低馈线损耗，减小噪声系数。

根据所设计航天GPS接收机的航天应用特点，选用Micropulse1621LW无源天线，它简单、坚固、体积小，适合安装在微小卫星上。

第４２卷第２期２０１９年４月电子器件ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌ ４２㊀Ｎｏ ２Ａｐｒ.２０１９项目来源:国家自然科学基金项目(６１２７１１１５)收稿日期:２０１８－０３－１９㊀㊀修改日期:２０１８－０６－０７ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇＬｏｗＦｒｅｑｕｅｎｃｙＮｏｉｓｅ∗ＸＩＡＮＧＳｈｅｎｇｒｏｎｇ１∗ꎬＦＡＮＸｉｎｘｉｎ２ꎬＹＡＮＨｏｎｇｍｅｉ３(１.ＣｈａｎｇＪｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＷｕｈａｎ４３０２１２ꎻ２.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＴｏｎｇｌｉｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙꎬＴｏｎｇｌｉｎｇＡｎｈｕｉ４４０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＺｏｎｇｙａｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙꎬＴｏｎｇｌｉｎｇＡｎｈｕｉ４４０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｎｏｉｓｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｗｅａｋ.Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｓｏｆｔｅｎａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｎｏｉｓｅꎬｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｎｏｉｓｅｎｅｅｄｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｓｓｕｂｍｅｒｇｅｄ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｎｏｉｓｅｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓꎬａｋｉｎｄｏｆｌｏｗｎｏｉｓｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｗｏ￣ｓｔａｇｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ.ＴｈｅｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆＪＦＥＴ.Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｕｓｉｎｇｄｕａｌｐｏｒｔａｎｄｔｈｒｅｅｏｐａｍｐｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎａｍｐｌｉｆｉｅｒꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｍｏｖｅｎｏｉｓｅｂｙａｃｔｉｖｅｈｉｇｈｐａｓｓｆｉｌｔｅｒａｎｄａｃｔｉｖｅｌｏｗ￣ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｂａｎｄ￣ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓａｈｉｇｈｇａｉｎａｎｄｌｏｗｎｏｉｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｔｈｅ０.９Ｈｚ~８０.２ｋＨｚꎬｗｈｉｌｅｔｈｅｎｏｉｓｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｓｌｏｗａｓ１.２８ｄＢ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＬｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｎｏｉｓｅꎻｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒꎻｄｉｓｃｒｅｔｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎻｈｉｇｈｇａｉｎＥＥＡＣＣ:１２２０㊀㊀㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－９４９０.２０１９.０２.０２３基于低频低噪声检测放大器的设计与分析∗项盛荣１∗ꎬ樊欣欣２ꎬ严红梅３(１.长江工程职业技术学院ꎬ武汉４３０２１２ꎻ２.国网铜陵供电公司ꎬ安徽铜陵２４４０００ꎻ３.国网安徽枞阳供电公司ꎬ安徽铜陵２４４０００)摘㊀要:由于电力电子器件内部的低频噪声极其微弱ꎬ传统的放大器因自身本底噪声的影响ꎬ容易淹没待测器件内部的噪声ꎮ因此ꎬ为了能够检测电力电子器件内部的低频噪声ꎬ设计一款基于无噪声偏置的两级低噪声放大器ꎮ利用分立器件组成的差分放大器作为前置级放大器ꎬ搭建了具有双端口带通滤波器与三运放仪表放大等双重功能的主放大器ꎮ实验结果表明系统的通频带在０.９Ｈｚ~８０.２ｋＨｚꎬ具有高增益以及超低噪声的特点ꎬ同时在１ｋＨｚ时系统的噪声系数低至１.２８ｄＢꎮ关键词:低频低噪声ꎻ前置放大器ꎻ分立元件ꎻ高增益中图分类号:ＴＮ３８６㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００５－９４９０(２０１９)０２－０３８３－０４㊀㊀低频噪声是衡量电力电子器件质量和可靠性一个重要敏感参数[１－２]ꎬ通过测量低频噪声功率谱的幅度可以反应半导体电力电子器件性能的好坏ꎬ由于电力电子器件的应用范围极其广泛ꎬ迫切需要一款能够检测该器件低频噪声的放大器ꎮ然而低频噪声在常温下极其微弱ꎬ传统的放大器无法有效地测量电力电子器件的本征噪声[３]ꎬ这对低频噪声的检测带来了极大的困难ꎮ因此ꎬ提出了利用无噪声偏置电路激发待测器件的本征噪声ꎬ设计了带有镜像源的ＪＦＥＴ对管组成的差分放大器作为前置放大器ꎬ并搭建了具有滤除背景噪声与二级放大功能的主放大器ꎮ１㊀低噪声放大器的设计低噪声放大器的设计ꎬ需要考虑３点因素[４]ꎬ首先待测的低频噪声可能会淹没于低噪声放大器自身的背景噪声中ꎬ因此待设计低噪声放大器需要满足自身的噪声低于待测噪声的数量级ꎻ其次受到系统单位带宽增益的影响ꎬ需要对待测噪声频段内放大器的增益进行限制ꎬ因为当增益过高时ꎬ可能会导致待测低频噪声的部分频带受限ꎬ出现频带残缺的现象ꎬ增益过低时ꎬ往往达不到示波器等仪表测量的精度ꎻ最后由于待测的信号是低频噪声ꎬ需要对频带外的噪声进行滤波ꎬ对所需要测量的低频噪声信号进行放大ꎬ对不需要的信号进行抑制或者衰减ꎮ综合以上因素的考虑ꎬ待设计的低噪声放大器的基本结构如图１所示ꎬ它包括:偏置适配器ꎬ前置级放大器ꎬ主放大器(后级放大器)３部分组成ꎮ１.１㊀偏置电路的设计传统的偏置电路如图２采用的是安捷伦半导体电㊀子㊀器㊀件第４２卷元件分析Ｂ１５００Ａ与ＲＳＵ传感器单元组成的模块ꎬ实验中只要将待测单元放置在两个ＲＳＵ之间即可作为待测器件的偏置电路ꎮ随着电力电子器件尺寸的不断减小ꎬ大部分纳米电子器件的低频噪声以随机电报信号噪声ＲＴＳＮ(ＲａｎｄｏｍＴｅｌｅｇｒａｐｈＳｉｇｎａｌＮｏｉｓｅ)为主[５－６]ꎬ而传统的偏置电路自身也集成了大量纳米器件如纳米ＭＯＳＦＥＴ器件ꎬ这对测量一些纳米电子器件的低频噪声产生了影响ꎬ无法分析与辨别测量得到的ＲＴＳ噪声的来源[７－１０]ꎮ因此传统的偏置电路不再作为激发纳米器件的低频噪声的偏置模块ꎮ图１㊀低噪声放大器基本结构图２㊀传统的偏置电路图３㊀设计的偏置电路因此ꎬ设计了一款基于输入端到输出端二级抑制噪声电路ꎮ如图３所示第１级是由输入端的耦合电解电容Ｃ３与旁路电容Ｃｓ和电源滤波电容Ｃ１㊁Ｃ２构成ꎬ用来抑制输入端引入的噪声ꎬ第２级是在输出端口并联串联接地的二极管用来短路偏置点右端的偏置电路的系统噪声ꎬ达到进一步抑制噪声的效果ꎮ其原理主要是利用二极管的导通时电阻很小ꎬ而与偏置点右端相连的放大器中ꎬＪＦＥＴ差放具有高阻抗特点ꎬ噪声电流流经偏置点时就会经过二极管形成回路ꎬ消除了偏置电路噪声对后级的影响ꎮ为了避免电路的短路对后级的影响ꎬ采取二极管的个数应大于待测器件的导通压降Ｖｔｈ/０.７的整数个ꎬ同时该偏置电路是由蓄电池供电ꎬ整个电路位于屏蔽盒中ꎬ避免外界电磁波等因素对测试的影响ꎮ经过二次抑噪后ꎬ可以近似认为设计的偏置电路为无噪声偏置电路ꎮ１.２㊀前置放大器的设计根据福伦斯公式(１)可知[１１]ꎬ低噪声放大器的噪声性能的优劣ꎬ主要取决于与前置放大器噪声系数ꎬ如果前置放大器噪声系数偏大ꎬ前置级的背景噪声ꎬ将会被后级的主放大器进一步放大ꎬ直接导致低噪声放大器的自身的噪声性能恶化ꎬ进而影响待测器件低频噪声的检测ꎬ因此在设计前置放大器时ꎬ前置级噪声系数要作重点考虑ꎬ通过选择低噪声元件㊁以及选择合理的电路结构㊁对电源进行滤波ꎬ可以有效地降低整个放大器的噪声系数ꎮ(１)在器件选择方面:已有相关文献指出分立器件的噪声小于集成运放[１２]ꎬ因此在设计前置放大器的时候ꎬ优先选择由分立元件设计的放大电路ꎬ而且分立器件场效应管ＪＦＥＴ内部不存在ＭＯＳＦＥＴ场效应管表面或界面引起的１/ｆ噪声ꎬ故ＪＦＥＴ管噪声性能优于ＭＯＳＦＥＴꎬ并且ＪＦＥＴ输入阻抗较小ꎬ属于电压控制沟道电流的器件ꎬ因此适用于对输入端为小信号电压的放大ꎮ所以选择分立器件ＪＦＥＴ设计前置放大器ꎮ(２)在电路结构方面:由于差分放大电路能够抑制系统的背景噪声ꎬ有效地消除前置放大电路自身的噪声对待测低频噪声的影响ꎬ而且还能通过减小零点漂移ꎬ消弱待测低频噪声对温度的敏感性ꎬ稳定后端待测低频噪声信号的输出ꎮ(３)在电源滤波方面:对前置放大器提供电压源时ꎬ为了消除电源纹波噪声对前置放大电路的影响ꎬ采用了耦合电解电容与旁路电容组成的电源滤波电路消除电源噪声ꎮ根据以上分析ꎬ可以设计出由ＪＦＥＴ对管组成的前置放大器如图４所示ꎮ图４㊀前置放大器的电路图Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２－１Ｋ１＋ ＋Ｆｎ－１Ｋ１Ｋ２ Ｋｎ－１(１)式中:Ｆｎ为各级的噪声系数ꎬＫｎ为各级的增益ꎮ由式(１)可知前置级放大器是整个放大器的核心部４８３第２期项盛荣ꎬ樊欣欣等:基于低频低噪声检测放大器的设计与分析㊀㊀分ꎬ只要降低其噪声系数ꎬ增大功率增益ꎬ那么整个系统的噪声系数都会降低ꎮ１.３㊀主放大器的设计前置级放大器作用主要是为降低系统输出噪声ꎬ改善输出的噪声性能ꎬ稳定放大的增益ꎮ然而ꎬ前置级放大器在放大待测低频噪声信号的同时也放大自身的背景噪声ꎮ因此前置放大器增益一般很小ꎬ真正起到放大作用的属于后端的主放大器ꎮ由于待测的低频噪声属于低频１ｋＨｚ~８０ｋＨｚ左右ꎬ对于前置放大器可能引入的其他频段的噪声ꎬ需要进行滤波处理ꎬ有必要在设计后级放大器同时引入带通滤波器ꎮ故待设计的主放大器由两部分组成:高通滤波器与低通滤波器组成的带通滤波器以及具有抑制噪声与放大功能的仪表放大器ꎮ所设计主放大器如图５所示ꎮ图５㊀后级放大器根据带通滤波器的截止频率的计算公式为:ｆ＝１２πＲＣ(２)式中:Ｒ是电阻ꎬＣ是电容ꎮ可以计算出其理论上允许通过的频带范围是１Ｈｚ到８０ｋＨｚ属于低频噪声允许通过的频段ꎬ满足理论上设计的要求ꎮ为了消除滤波器自身引入的噪声ꎬ设计了三端口差分仪表放大器ꎬ器件采用的是美国加州美信公司生产的运放ＭＡＸ４１４ꎬ其低频噪声在１ｋＨｚ为２.８ｎＶꎬ噪声系数为１.８ｄＢꎬ单位带宽增益为２８ＭＨｚ满足低噪放大的要求主放大器由前端具有对称结构的运放组成ꎬ将集成运放的正级经高通滤波器与差分放大电路的晶体管相连接ꎬ不仅能提高主放的共模抑制比ꎬ也能作为输入电压的缓存器ꎬ匹配前置放大器输出的阻抗ꎬ经过前端对称放大后由低通滤波消除电阻的热噪声后ꎬ通过第３个集成运放放大到示波器所能测量的精度ꎮ２㊀仿真结果分析对低频低噪声放大器性能的分析ꎬ主要包括时域分析㊁频域分析㊁噪声分析等综合因素来衡量其性能的优劣ꎮ２.１㊀时域分析实验中ꎬ利用ＰＳＰＩＣＥ设置ＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ(Ｔｒａｎ￣ｓｉｅｎｔ)中Ｇｅｎｅｒａｌｓｅｔｔｉｎｇｓ的参数８０ｍｓꎬ用探针测试噪声信号源的输入与输出波形ꎬ得到如图６的时域波形ꎮ通过对比图６(ａ)与图６(ｂ)可知ꎬ能够看出待测的低频噪声信号依次通过低频低噪声放大器后ꎬ它的输出端的波形几乎无任何失真ꎬ而且经过放大后ꎬ其峰谷值高为１ｍＶꎮ由此可知该放大器的总增益接近为２５万倍ꎬ达到了数字示波器可测范围ꎮ同时被放大的待测低频噪声经过带通滤波器后ꎬ由图６(ｂ)可知ꎬ它的零点漂移得到很大程度的抑制ꎮ图６㊀放大前后的对比２.２㊀频域分析在常温时ꎬ设置扫频范围为０~１００ｋＨｚꎬ得出输出端的增益频率相应为图７所示ꎮ可以得出低噪声放大器总增益为１１２ｄＢꎬ而且增益的平坦度比较良好ꎬ低噪声放大器产生的幅度失真就会变得更小ꎬ所以满足对低噪声放大器的设计要求ꎮ图７㊀经低通滤波器之后的输出曲线２.３㊀噪声分析实验中ꎬ分别设置采样的频点为０.１Ｈｚ㊁１Ｈｚ㊁５８３电㊀子㊀器㊀件第４２卷１０Ｈｚ㊁１００Ｈｚ㊁１ｋＨｚ㊁１０ｋＨｚ得到低噪声放大器的本底噪声功率谱密度为图８所示ꎮ图８㊀低噪声放大器的噪声功率谱测试从表１中可知ꎬ仿真的结果符合低噪声放大器的噪声特性要求ꎬ而且设计的低噪声放大器在１ｋＨｚ的噪声电压为０.６１８ｎＶꎬ远低于ＭＡＸ４１４在１ｋＨｚ的噪声电压ꎬ说明设计的低噪声放大器噪声性能优于同款低噪声放大器噪声性能ꎮ表１㊀等效输入噪声的频率特性频率Ｈｚ噪声功率谱密度ｎＶ/(Ｈｚ)１/２１０.１２１１００.６２６１０００.６２３１００００.６１８１０００００.６０８２.４㊀噪声系数计算根据系统噪声系数公式:ＦＮ＝１０ｌｇＥ２ｎｉ４ＫＴＲＳ＝２０ｌｇＥｎｉ４ＫＴＲＳ(３)式中:ｋ为波尔兹曼常数１.３８ˑ１０－２３Ｊ/ＫꎻＴ取２９６ＫꎬＥｎｉ为单位频率下的等效输入噪声ꎬＲＳ取决于待测信号源的阻抗ꎬ取ｆ＝１ｋＨｚ对应的Ｅｎｉ＝０.６１８ˑ１０－９Ｖꎬ经过计算低噪声放大器的噪声系数为ＦＮ＝１.２８ｄＢꎬ低于ＭＡＸ４１４的噪声系数ꎬ说明该低噪声放大器对本底噪声的抑制情况比较良好ꎮ３㊀结论根据上述分析的结果ꎬ可以确定该低频低噪声放大器的性能指标如下:(１)系统的增益为９８ｄＢ(２)系统通频带为８０ｋＨｚ(３)在１ｋＨｚ的输入噪声为０.６１８ｎＶ(４)系统的噪声系数为１.２８ｄＢ该放大器优于同款低噪放大器的噪声性能ꎬ满足了对电子器件内部低频噪声测量的要求ꎬ符合低噪声放大器设计性能指标ꎮ参考文献:[１]㊀陈文豪ꎬ杜磊ꎬ庄奕琪ꎬ等.电子器件散粒噪声测试方法研究[Ｊ].物理学报ꎬ２０１１ꎬ６０(５):１－８.[２]陈晓娟ꎬ樊欣欣ꎬ吴洁.低频低噪声测量放大器的设计[Ｊ].现代电子技术ꎬ２０１６ꎬ３９(１０):１１６－１１９.[３]ＪａｆａｒｎｅｊａｄＲꎬＪａｎｎｅｓａｒｉＡꎬＳｏｂｈｉＪ.Ｐｒｅ￣ＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏＩｍｐｒｏｖｅＬｉｎｅａｒｉｔｙｏｆＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１７ꎬ６１(１０):９５－１０５.[４]陈晓娟ꎬ樊欣欣ꎬ吴洁.短沟道ＭＯＳ器件随机电报信号噪声的检测与分析[Ｊ].半导体技术ꎬ２０１６ꎬ４１(３):２３４－２３９. [５]ＷｕＪｕｎｗｅｉꎬＹｏｕＪｉａｎｗｅｎꎬＭａＨｕａｎｃｈｉꎬｅｔａｌ.ＥｘｃｅｓｓＬｏｗ￣ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＮｏｉｓｅｉｎＵｌｔｒａｔｈｉｎＯｘｉｄｅ￣ｎＭＯＳＦＥＴＡｒｉｓｉｎｇｆｒｏｍＶａｌｅｎｃｅ￣ＢａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎＴｕｎｎｅｌｉｎｇ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓꎬ２０１６ꎬ５２(９):２０６１－２０６６.[６]戴逸松.低频噪声精确测量装置的设计[Ｊ].仪器仪表学报ꎬ１９９１ꎬ１２(４):３０６－３１５.[７]颜秉勇ꎬ顾震ꎬ高瑞ꎬ等.纳米通道单分子检测低噪音电流放大器系统的研究[Ｊ].分析化学ꎬ２０１５ꎬ４３(７):９７１－９７６. [８]樊欣欣ꎬ禹旺明ꎬ陈晓娟.随机电报噪声时间参数提取方法的研究[Ｊ].半导体技术ꎬ２０１６ꎬ４１(４):２８６－２９１.[９]ＰｅｌｌｅｇｒｉｎｉＢꎬＢａｓｓｏＧꎬＦｉｏｒｉＧꎬｅｔａｌ.ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＡｃｃｕｒａｃｙｏｆＮｏｉｓｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｂｙｔｈｅＴｗｏ￣ＡｍｐｌｉｆｉｅｒＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＲｅｖｉｅｗｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓꎬ２０１３ꎬ２６(２):６８－７２. [１０]樊欣欣ꎬ杨连营ꎬ陈秀国.基于低频噪声检测的电力ＭＯＳＦＥＴ可靠性分析[Ｊ].半导体技术ꎬ２０１８ꎬ４３(１):７５－８０.[１１]ＳａｈｏｏｌｉｚａｄｅｈＨꎬＪａｎｎｅｓａｒｉＡꎬＤｏｕｓｔｉＭ.ＡＮｅｗＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ￣ＤｏｍａｉｎＮｏｉｓｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆａＶｅｒｙ￣ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒｉｎＲａｄｉｏａｎｄＭｉｃｒｏｗａｖｅＦｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１７ꎬ６８(８):１４－２２.项盛荣(１９６１－)ꎬ男ꎬ汉族ꎬ武汉人ꎬ长江工程职业技术学院ꎬ副教授ꎬ学士ꎬ主要从事电子技术和高职教育的研究ꎻ樊欣欣(１９９０－)ꎬ男ꎬ汉族ꎬ亳州人ꎬ国网铜陵供电公司ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ主要研究方向为电力电子器件的可靠性研究ꎬＦａｎｘｘｏｋ＠１２６.ｃｏｍꎻ严红梅(１９９５－)ꎬ女ꎬ汉族ꎬ巴中人ꎬ国网安徽枞阳供电公司ꎬ助理工程师ꎬ学士ꎬ主要研究方向为电力财会审计ꎮ６８３。

《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业及日常生活中扮演着越来越重要的角色。

然而，噪声温度计的精确测量往往受到前置放大器噪声和失真度的影响。

因此，研制一种低噪声、低失真的前置放大器显得尤为重要。

本文将介绍一种在噪声温度计中使用的低噪声低失真前置放大器的研制过程，包括其设计原理、电路结构、实现方法以及实验结果分析。

二、设计原理与电路结构1. 设计原理低噪声低失真前置放大器的设计主要考虑降低电路的噪声系数和失真度。

首先，通过优化电路结构，减小电路元件的噪声；其次，采用先进的模拟电路技术，提高电路的线性度和稳定性；最后，通过合理的电路布局和屏蔽措施，降低外界干扰对电路的影响。

2. 电路结构低噪声低失真前置放大器主要由输入级、中间级和输出级三部分组成。

输入级采用高输入阻抗、低噪声的场效应管（FET）作为放大器件；中间级采用具有高线性度和高稳定性的运算放大器（Op-Amp）；输出级则采用具有较大输出摆幅和较低失真的功率放大器。

三、实现方法1. 器件选择在选择器件时，应优先考虑低噪声、高线性度的器件。

如输入级采用具有低噪声系数的场效应管，中间级采用具有高开环增益的运算放大器，功率放大器则应具有较低的失真度和较高的输出摆幅。

2. 电路设计在电路设计过程中，应遵循噪声最小化、失真度最小化和稳定性最大化的原则。

通过合理的电路布局和屏蔽措施，降低外界干扰对电路的影响。

同时，采用先进的模拟电路技术，提高电路的线性度和稳定性。

3. 实验验证在完成电路设计后，需要进行实验验证。

通过测试电路的噪声系数、增益、失真度等参数，验证电路的性能是否达到预期目标。

如发现性能不足，应进行相应的优化和调整。

四、实验结果分析通过实验测试，我们得到了低噪声低失真前置放大器的性能参数。

实验结果表明，该前置放大器的噪声系数较低，具有良好的信号放大能力，且失真度较小。

与传统的前置放大器相比，该前置放大器在噪声和失真度方面具有明显的优势。

Technology Study技术研究DCW0 引言在卫星通信系统中，矩形波导有较低的差损特性。

在天线溃电网络、接收机等设备中，矩形波导作为三维结构的无源器件，得到广泛使用。

有源电路如固态芯片一般是基于二维微带电路设计，在有源电路和无源波导集成的系统中，需要二维结构和三维结构之间的过渡，一般采用波导微带过渡的形式。

说到卫星通信，不得不说接收机，它是卫星通信下行链路建立的关键设备，接收机的噪声系数指标和天线的增益指标，直接决定系统的G/T值。

而G/T值是衡量卫星通信系统下行链路的关键指标，决定系统接收信号的好坏，决定系统接收质量的好坏。

接收机设计的关键就是低噪声放大器的设计，而低噪声放大器设计的关键，就是噪声系数指标和输入驻波特性。

低噪声放大器设计，需要根据低噪声管的管芯阻抗特性参数，设计相应的输入匹配以及相应的噪声匹配。

设计一种匹配，设计起来比较容易实现，难就难在怎么把输入匹配和噪声匹配都设计好[1]。

实现噪声匹配的时候，输入匹配也不差，这是一个矛盾的两个参数，往往把一个指标匹配好了，另一个指标要变差，反之也是如此。

所以设计时需要找到一个平衡点，让两者离最佳匹配点尽可能近，两者的指标都可以接受。

本文给大家介绍一种适用于卫星通信的Ku扩展频段低噪声放大器，采用波导到同轴再到微带线的形式设计无源过渡部分；采用最佳噪声匹配，同时优化输入匹配，设计有源放大部分。

1 低噪声放大器设计低噪声放大器设计原理图如图1所示。

它由两部分组成：一个是无源电路部分——波导同轴微带过渡；另外一个是有源电路部分——低噪声放大。

无源电路实现波导三维结构与微带平面二维结构之间的过渡；有源电路实现对高频微弱信号的低噪声放大。

图1 低噪声放大器设计原理图在三维高频电磁仿真软件 HFSS里，建立了一种波导同轴微带探针过渡的 HFSS仿真模型，如图 2（a）所示，波导选用 WR-75标准波导。

该模型在波导的E面中心插入同轴探针，通过调整同轴探针距波导短路面的距离、同轴探针插入的深度、同轴探针的尺寸等参数，优化端口输入驻波。

一种接收前端三级低噪声放大器的设计周志增;刘洪亮;刘鹏;梅永华【摘要】针对单片雷达接收机中对低噪声放大器(LNA)的要求,采用CMOS0.18μm工艺设计了一个三级级联的镜像抑制低噪声放大器.通过在低噪声放大器中接入限波滤波器,实现对镜像信号的衰减,从而减小了后端混频器电路的设计难度.在ADS中对设计的放大器仿真.其结果为:最大供电电压为5 V情况下,信号频段为3.0～3.2 GHz,中频输出为225 MHz,功率增益≥31 dB,噪声系数(FN)≤0.5 dB,1 dB 点的输入/输出功率分别为-19.5 dBm和11.5 dBm,对镜像信号的押制度达22 dB.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)012【总页数】3页(P5-7)【关键词】CMOS;低噪声放大器;噪声系数;镜像抑制;镜像信号;陷波滤波器【作者】周志增;刘洪亮;刘鹏;梅永华【作者单位】解放军63889部队,河南,孟州,454750;解放军63889部队,河南,孟州,454750;解放军63889部队,河南,孟州,454750;解放军63889部队,河南,孟州,454750【正文语种】中文【中图分类】TN4320 引言在现代雷达接收机中，应用最广的结构是超外差结构[1]。

在该结构中，单片系统往往需要片外滤波器去除镜像信号，例如SAW滤波器，因而给系统的集成度带来影响。

为了达到一定的镜像抑制比，而又不使用片外滤波器，通常使用镜像抑制混频器能提供60 dB左右的抑制度。

但现代雷达接收机至少需要80 dB的抑制度，这就给镜像抑制混频器的设计增加了难度。

为解决该问题，研究工作主要集中在镜像抑制LNA的设计上[2-4]。

从文献[5-6]中，可以看到通过LNA与陷波滤波器(notch filter)的连接，其单片LNA的抑制度分别达到20 dB和75 dB。

本文结合雷达接收机中LNA的指标，通过设计电路结构提高抑制度，与后级的镜像抑制混频器连接达到了较高的镜像抑制比，提高了整个雷达接收机对镜像信号的抑制度。

《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业和军事等领域的应用越来越广泛。

其中，低噪声、低失真的前置放大器是影响噪声温度计性能的关键因素之一。

因此，研制一款具有低噪声、低失真特性的前置放大器，对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。

本文将详细介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程、原理及性能分析。

二、前置放大器研制原理1. 电路设计前置放大器的电路设计是整个研制过程的核心。

在电路设计中，应采用低噪声、低失真的电路元件和结构，以降低信号传输过程中的噪声和失真。

同时，为了满足不同应用场景的需求，可采取不同的电路拓扑结构，如差分放大、共源极放大等。

2. 芯片选择芯片的选择对于前置放大器的性能至关重要。

应选择具有低噪声、低失真特性的芯片，并确保其具有较高的稳定性和可靠性。

此外，还需考虑芯片的功耗、封装等因素，以满足实际应用的需求。

三、前置放大器研制过程1. 理论分析在研制过程中，首先进行理论分析，包括电路原理、噪声模型、失真分析等。

通过理论分析，确定电路设计的可行性和优化方向。

2. 仿真验证利用仿真软件对电路设计进行验证，包括电路稳定性、噪声性能、失真性能等方面的仿真。

通过仿真结果，进一步优化电路设计。

3. 制作与测试根据仿真结果，制作出实际的前置放大器电路板。

然后，对制作出的电路板进行测试，包括噪声测试、失真测试、稳定性测试等。

根据测试结果，对电路进行进一步优化。

四、性能分析1. 噪声性能低噪声是前置放大器的重要性能指标之一。

通过实际测试，发现所研制的前置放大器具有较低的噪声性能，能够满足噪声温度计的应用需求。

2. 失真性能失真是评价前置放大器性能的另一个重要指标。

所研制的前置放大器具有较低的失真性能，能够保证信号传输的准确性。

3. 稳定性与可靠性所研制的前置放大器具有较高的稳定性和可靠性，能够在不同的应用场景下保持良好的性能。

同时，其功耗和封装等设计也满足了实际应用的需求。

UNIVERSIDAD DE CANTABRIADepartamento de Ingeniería de ComunicacionesTESIS DOCTORALCryogenic Technology in the Microwave Engineering: Application to MIC and MMIC Very Low NoiseAmplifier DesignJuan Luis Cano de DiegoSantander, Mayo 2010UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Departamento de Ingeniería de ComunicacionesTESIS DOCTORALCryogenic Technology in the Microwave Engineering: Application to MIC and MMIC Very Low NoiseAmplifier DesignAutor:Juan Luis Cano de DiegoDirector:Eduardo Artal LatorreTesis doctoral para la obtención del título de Doctor por la Universidad de Cantabria en Tecnologías de la Información y Comunicaciones enRedes MóvilesSantander, Mayo de 2010A mis padresy hermano."The thing's hollow—it goes on forever—and—oh my God—it's full of stars!"2001: A Space OdysseyArthur C. Clarke, 1968AcknowledgmentsHaving arrived to the end of this stage it is time to acknowledge and thank the help, advice and guidance of many people along this work. First and foremost, I would like to thank my advisor Eduardo Artal for giving me the opportunity to work within his stimulating and friendly research group. He always encouraged and guided my initiatives through these years. I hope to have honored the expectations he put on me.I would like to express my gratitude to Luisa de la Fuente who has given me an invaluable help in many moments through this work with her experience and, more important, with her optimism.I am grateful to my colleagues in the Ingeniería de Comunicaciones department of the University of Cantabria. I would like to thank those who gave me a hand or just who have shared their moments with me: they are all friends. Among them I would like to acknowledge Tomás Fernández, who thought about me for this challenge, and Angel Mediavilla, who discovered to me the world of waveguides and the most practical side of the engineering. In addition, Eva Cuerno, Ana Pérez and Alexandrina Pana are acknowledged for the assembly of the circuits. Their patience and dedication are in the basis of this work.From Chalmers University, Sweden, I would like to thank Jan Grahn, who gave me the opportunity to work within his leading research group, Mikael Malmkvist for device processing, and Niklas Wadefalk, who shared his knowledge and time with me, and specially for making my time in Sweden more pleasant, I will always be indebted to him.I would also like to thank Juan Daniel Gallego, Isaac López, Mamen Díez and Alberto Barcia from Centro Astronómico de Yebes, Spain, for opening their research group to me. They made that my time in Yebes was a great experience and their advice and guidance are greatly appreciated.Last but not least, special thanks to my family and close friends: I just did it, it is over.This work was financially supported by the Ministerio de Educación y Ciencia (Spain), Plan Nacional de I+D+i, Space national program project ESP2004-07067-C03-02, Astronomy and Astrophysics program project AYA2007-68058-C03-03, and the FPI grant BES-2005-6730.AbstractSome applications such as radio astronomy, deep space communications or VLBI (Very Large Baseline Interferometry) require very sensitive receivers. When the technology limits are reached then the receiver operation under cryogenic conditions emerges as a solution to reduce the receiver noise and thus to increase its sensitivity. This dissertation deals with the cryogenic technology applied to the microwave engineering and focuses on the design of very low noise amplifiers both in hybrid (MIC) and monolithic (MMIC) technologies. The work covers a wide field of knowledge from hardware manufacture and system set up to final applications design and measurement. Starting from guidelines and advices to design cryogenic systems (cryostats) that enable to perform microwave measurements under cryogenic temperatures, this document goes into S-parameters and noise measurements in deep. Some methods are presented for measuring S-parameters in a cold environment focusing in a modified TRL (Thru-Reflect-Line) technique adapted for cryogenic measurements. The noise measurement is also covered in detail; an overview of measurement methods is given whereas this thesis makes a comprehensive study of the so-called cold-attenuator technique, providing a new attenuator design that improves the noise measurement accuracy.The design of cryogenic circuits is initialized with the study of the effect of low temperatures on microwave transistors and components focusing in indium-phosphide (InP) devices, since they are the best solution today for very low noise applications. The knowledge gained with this study is applied to the design of very low noise amplifiers (LNA). This work presents the design of two Ka-band LNAs: one with InP transistors from HRL Laboratories in MIC technology, and the other using mHEMT (metamorphic GaAs) technology in a MMIC chip from OMMIC foundry. Finally, this thesis deals with one of the final applications of the cryogenic amplifiers such as the very sensitive receivers (radiometers) used in radio astronomy; different radiometer architectures are reviewed paying special attention to the receiver developed for characterizing the polarization of the Cosmic Microwave Background (CMB) in the QUIJOTE project, where some subsystems have been designed and measured during this work.ResumenAlgunas aplicaciones tales como la radio astronomía, las comunicaciones con el espacio profundo y VLBI (interferometría de larga línea de base) requieren receptores muy sensibles. Cuando se alcanzan los límites tecnológicos surge como solución la operación de estos receptores bajo condiciones criogénicas para reducir su ruido y de este modo mejorar su sensibilidad. Esta tesis trata sobre la tecnología criogénica aplicada a la ingeniería de microondas y se centra en el diseño de amplificadores de muy bajo ruido tanto en tecnología híbrida (MIC) como monolítica (MMIC). El trabajo cubre un ancho campo de conocimiento desde la fabricación mecánica y la configuración de los sistemas hasta el diseño y medida de las aplicaciones finales. Comenzando con pautas y consejos para diseñar sistemas criogénicos (criostatos) que permiten realizar medidas de microondas bajo temperaturas criogénicas, este documento profundiza en la medida de parámetros-S y ruido. Se presentan algunos métodos para medir parámetros-S en un ambiente frío centrándose en una técnica TRL (Thru-Reflect-Line) modificada para la medida criogénica. La medida de ruido también se cubre en detalle; se da una visión general de los métodos de medida mientras que la tesis hace un estudio exhaustivo de la llamada técnica del atenuador frío, presentando el diseño de un nuevo atenuador que mejora la precisión en la medida de ruido.El diseño de circuitos criogénicos se inicia con el estudio de los efectos de las bajas temperaturas sobre los transistores y componentes de microondas centrándose en los dispositivos de fosfuro de indio (InP), ya que éstos son las mejor solución hoy en día para aplicaciones de muy bajo ruido. El conocimiento adquirido en este estudio se aplica al diseño de amplificadores de muy bajo ruido (LNA). Este trabajo presenta el diseño de dos LNAs en banda Ka: uno con transistores de InP de los laboratorios HRL en tecnología MIC, y el otro usando tecnología mHEMT (metamórfica sobre AsGa) de la fundición OMMIC. Finalmente, esta tesis trata con una de las aplicaciones finales de los amplificadores criogénicos como son los receptores muy sensibles (radiómetros) utilizados en radio astronomía; se examinan diferentes arquitecturas de radiómetros poniendo especial atención en el receptor desarrollado para caracterizar el fondo cósmico de microondas (CMB) en el proyecto QUIJOTE, dentro del cual se han diseñado y medido algunos subsistemas a lo largo de este trabajo.ContentsAcknowledgments iii Abstract v Resumen vii Contents ixChapter I – Introduction 131.1. The Cosmic Microwave Background (CMB) 141.2. Cryogenic Receivers for High Sensitivity Experiments 161.3. Thesis Motivation 161.4. Work Outline 18Capítulo I – Introducción 211.1. El Fondo Cósmico de Microondas (CMB) 221.2. Receptores Criogénicos para Experimentos de Alta Sensibilidad 241.3. Motivación de la Tesis 251.4. Estructura del Trabajo 27Chapter II – Cryogenic Technology Applied to Microwave Engineering 292.1. Description of the Gifford-McMahon Cooling System 302.2. Description of the Cryogenic Systems at the DICOM Laboratories 322.3. Thermal Load Calculation 342.3.1. Conduction thermal load calculation 342.3.2. Radiation thermal load calculation 402.3.3. Conduction by residual gas thermal load calculation 412.3.4. Dissipation thermal load calculation 422.3.5. Summary of thermal load calculations 422.4. Additional Considerations about Designing Cryogenic Systems 432.4.1. Suitable materials for hardware manufacturing 432.4.2. Improvement of thermal contact conductance 442.4.3. Temperature sensors 452.5. Cryostat RF Feedthroughs 462.5.1. Coaxial RF feedthroughs 462.5.2. Waveguide RF feedthroughs 472.5.2.1. Vacuum window design 472.5.2.2. Thermal break design 492.5.2.3. Measurement results 512.6. Conclusions 52Chapter III – Measurement Techniques for Cryogenics 553.1. Overview of Calibration Techniques for Cryogenic S-Parameters Measurements 563.1.1. Measurement techniques involving one thermal cycle 563.1.2. Measurement techniques involving several thermal cycles 583.1.3. Accurate Thru-Reflect-Line calibration avoiding drift errors 593.1.3.1. Theoretic background of TRL calibration 613.1.3.2. Experimental verification of the proposed technique 633.2. Noise Measurement at Cryogenics: Cold-Attenuator Technique 643.2.1. Introduction to the noise measurement 643.2.2. Overview of noise measurement techniques in cryogenics 663.2.2.1. Hot and cold loads 663.2.2.2. Noise figure meter with noise diode 663.2.2.3. Hot and cold load 673.2.2.4. Cold sky and ambient aperture load 683.2.2.5. Cold-attenuator technique 693.3. Estimation of Uncertainty in Noise Measurements 723.3.1. Introduction 723.3.2. Calculation of the received random noise powers 753.3.3. Definition of random variables 783.3.4. Uncertainty estimation in the cold-attenuator technique 813.4. Chip Attenuator for Improving Noise Measurement Accuracy 843.4.1. Introduction 843.4.2. Attenuator chip design 853.4.3. Attenuator module assembly 883.4.4. Attenuator module characterization 893.4.5. Low noise amplifier noise measurement 923.5. Conclusions 93Chapter IV – Cryogenic Temperature Effects on Microwave Devices 954.1. Transistor Structure 964.2. Measurement Equipment and Setup 984.3. DC Measurement Results at Room and Cryogenic Temperatures 1004.3.1. Gate-leakage current (I g vs. V gs) 1004.3.2. Output DC characteristic (I ds vs. V ds) 1024.3.3. Transconductance (g m vs. V gs and I ds vs. V gs) 1054.4. RF Measurement Results at Room and Cryogenic Temperatures 1074.5. Noise Performance at Room and Cryogenic Temperatures 1104.6. Low Temperature Effects on Microwave Passive Components 1144.6.1. Capacitor 100 pF (ATC 118CL101M100TT) 1154.6.2. Capacitor 22 pF (ATC 118DF220K100TX) 1154.6.3. Capacitor 22 pF (Siemens B37940K5220J060) 1164.6.4. Capacitor 100 pF (Skyworks SC10002430) 1174.6.5. Resistor 10 Ω (SOTA S0303DA10RFEW) 1174.7. Conclusions 118Chapter V – Design of Cryogenic MIC Low Noise Amplifiers 1195.1. Design Specifications 1205.2. Amplifier Electrical Design 1205.2.1. Transistor model 1205.2.2. Substrate definition 1235.2.3. Inductive source feedback 1235.2.4. Matching networks 1255.2.5. Biasing networks 1265.2.6. Final design and simulation 1275.2.7. Design of a coaxial-waveguide transition 1305.3. Amplifier Mechanical Design 1325.3.1. Module design 1325.3.2. Gold-plating 1345.3.3. Connectors 1345.4. Amplifier Characterization 1355.4.1. Room temperature characterization 1365.4.2. Characterization at cryogenic temperature 1395.5. Conclusions 141Chapter VI – Design of Cryogenic MMIC Low Noise Amplifiers 1436.1. MMIC Electrical Design 1446.1.1. Transistor model 1446.1.2. Chip design and layout 1456.1.3. External biasing networks 1486.2. MMIC Measurement Results at Room Temperature 1506.3. Amplifier Mechanical Design 1546.4. Amplifier Characterization at Room and Cryogenic Temperatures 1566.5. Conclusions 159Chapter VII – Subsystems for Radio Astronomy Receivers 1617.1. Introduction to Radio Astronomy Radiometers 1627.1.1. The total power radiometer 1627.1.2. The Dicke radiometer 1637.1.3. The correlation radiometer 1647.1.4. The pseudo-correlation radiometer 1657.1.5. The polarimetric radiometer 1667.2. The QUIJOTE project 1677.2.1. QUIJOTE first instrument description 1687.2.2. QUIJOTE polar modulators 1697.2.3. QUIJOTE orthomode transducers 1747.2.4. QUIJOTE 26 – 36 GHz back-end module 1807.3. Conclusions 187Chapter VIII – Summary, Conclusions and Outlook 1898.1. Summary 1898.2. Conclusions 1918.3. Outlook 192Capítulo VIII – Resumen, Conclusiones y Perspectiva 1958.1. Resumen 1958.2. Conclusiones 1978.3. Perspectiva 198Annex I – Cryostat Drawings 201 Annex II – Calculation of the Error Terms in the TRL Calibration Technique 213 Annex III – MIC LNA Module Drawings 225 Annex IV – MMIC LNA Module Drawings 239Publications 245 References 249。

《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计作为一种高精度的测量仪器，在科研、工业生产以及日常生活中得到了广泛应用。

而作为噪声温度计的核心部件之一，前置放大器在信号的采集、传输和处理过程中起着至关重要的作用。

因此，研制低噪声、低失真的前置放大器对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。

本文将重点介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程及关键技术。

二、前置放大器的设计要求在研制低噪声低失真前置放大器时，需要满足以下设计要求：1. 低噪声：放大器的噪声系数要尽可能小，以减小对输入信号的干扰。

2. 低失真：放大器应具有较好的线性度，以减小信号在放大过程中的失真。

3. 宽动态范围：能够处理较大幅度的输入信号。

4. 高增益：在保证低噪声和低失真的前提下，提高放大器的增益。

5. 良好的稳定性：在各种工作条件下，放大器的性能应保持稳定。

三、电路设计与实现为了满足上述设计要求，我们采用了先进的集成电路设计技术，设计了一款低噪声低失真前置放大器。

该放大器主要由输入级、中间级和输出级三部分组成。

其中，输入级采用高精度差分输入结构，以减小外界干扰对输入信号的影响；中间级采用高增益带宽积设计，以提高放大器的增益和带宽；输出级则采用低噪声、低失真的缓冲器结构，以减小信号在传输过程中的损失。

在具体实现过程中，我们采用了以下关键技术：1. 优化器件选择：选用低噪声、低失真的运算放大器、场效应管等器件，以降低整个电路的噪声系数和失真度。

2. 合理布局布线：通过优化电路板的布局布线，减小电路中各元件之间的相互干扰，提高电路的稳定性。

3. 温度补偿技术：采用温度传感器对电路进行实时监测，通过软件算法对电路参数进行自动调整，以减小温度变化对电路性能的影响。

四、性能测试与分析为了验证所研制的前置放大器的性能，我们进行了严格的性能测试和分析。

测试结果表明，该前置放大器的噪声系数较低，能够有效减小对输入信号的干扰；同时，其线性度较好，信号失真度较低；在各种工作条件下，其性能均保持稳定。