2GHz频段射频功率放大器设计

发布时间：2017-04-26 21:13

  本文关键词：2GHz频段射频功率放大器设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：射频功率放大器作为现代无线通信系统中发射机的重要组成部分,广泛应用于卫星通信、电子对抗、雷达、航天航空和微波通信等领域中。近几年来,通信设备的发展极其迅猛,移动通信技术也逐渐迈向5G时代。飞速发展的通信行业对功率放大器也提出了更高的要求,低功耗,小体积,宽带,多模式和高速成为未来的发展趋势。因此,对射频功率放大器的宽带化研究具有重要的意义。辽宁普天数码股份有限公司为了开发微波通信教学实验设备,委托大连海事大学天线微波研究所设计宽带微波功率放大器,作者参与了该项目。借此机会,论文对射频功率放大器的宽带化进行了研究和设计。论文的主要工作有：(1)采用了低通拓扑结构和改进型带通拓扑结构设计宽带匹配网络,并对两种方法进行了详细的阐述。利用MATLAB软件开发了宽带匹配设计软件,大大简化了设计计算的复杂性,节省了人力和时间。(2)设计并实现了一款窄带射频功率放大器。采用扇形结构设计直流偏置电路,实现了扼流。采用负载牵引技术得到了场效应管的最佳阻抗,并利用混合参数元件实现了匹配电路的设计。对功率放大器进行了软件仿真及优化,使用Altium Desiger14进行PCB设计,然后进行实际的加工和测试,并对测试结果进行了分析。(3)设计并制作了一款宽带射频功率放大器。采用Nitronex公司的GaNHEMT器件NPTB00004,利用双扇形结构实现了直流偏置电路的宽带扼流,采用双向牵引技术获得频带内的最佳匹配阻抗,借助于自行开发的宽带匹配软件设计宽带匹配网络,设计出一款工作在1.5-2.5GHz,效率大于50%的宽带功率放大器,最后进行实际的加工和测试,并对测试结果进行了分析。
【关键词】：射频功率放大器 氮化镓(GaN) MATLAB 宽带 阻抗匹配
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722.75
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.3 本文研究内容及章节安排15-17
• 第2章 射频功率放大器原理17-29
• 2.1 功率放大器的主要性能指标17-22
• 2.1.1 工作频带及带宽17
• 2.1.2 输出功率及效率17-19
• 2.1.3 增益及增益平坦度19
• 2.1.4 输入及输出反射系数19-20
• 2.1.5 失真及线性度20-22
• 2.2 功率放大器的分类22-25
• 2.2.1 A类及B类功率放大器22-23
• 2.2.2 C类功率放大器23-24
• 2.2.3 E类及F类功率放大器24-25
• 2.3 射频功率放大器的设计方法25-27
• 2.3.1 负载牵引法25-26
• 2.3.2 谐波平衡法及多谐波负载牵引技术26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 阻抗匹配29-49
• 3.1 共轭匹配29-30
• 3.2 窄带阻抗匹配30-31
• 3.2.1 集总参数匹配30-31
• 3.2.2 分布参数匹配31
• 3.3 宽带阻抗匹配31-47
• 3.3.1 宽带匹配理论的发展33
• 3.3.2 简化实频技术33-36
• 3.3.3 低通拓扑网络宽带匹配36-39
• 3.3.4 改进型带通宽带匹配39-44
• 3.3.5 基于MATLAB的宽带匹配设计44-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 2.45GHz射频功率放大器的设计49-67
• 4.1 射频功率放大器的设计概述49
• 4.2 射频功率放大器的设计49-61
• 4.2.1 功放的设计指标49-50
• 4.2.2 偏置电路的设计50-52
• 4.2.3 稳定性分析52-53
• 4.2.4 源和负载阻抗匹配53-59
• 4.2.5 整体电路的仿真及优化59-61
• 4.3 功率放大器的加工与测试61-66
• 4.3.1 PCB版图设计61-63
• 4.3.2 实物测试与结果讨论63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 宽带功率放大器的设计67-83
• 5.1 宽带功率放大器的设计与仿真67-78
• 5.1.1 设计指标及场效应管的选择67
• 5.1.2 偏置电路的设计67-70
• 5.1.3 最优阻抗分析70-73
• 5.1.4 阻抗匹配73-75
• 5.1.5 整体电路的仿真及优化75-78
• 5.2 实物设计及测量78-80
• 5.3 出现的问题及注意事项80-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第6章 总结和展望83-85
• 6.1 本文主要工作总结83
• 6.2 本论文的不足与展望83-85
• 参考文献85-91
• 附录 功率放大器的仿真原理图91-95
• 致谢95-97
• 研究生履历97

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