无线通信中的宽带高效率功率放大器及GaN HEMT器件建模研究
发布时间：2021-08-13 22:12
为应对4G、5G通信系统不断增长的宽带高速率数据需求,4G演进空口设计和5G高频新空口设计对无线发射机中的功放模块提出了宽频带内无失真地高效率放大高峰均比调制信号的要求,因此对功放的工作带宽、效率、线性度等方面开展研究具有十分重要的意义。精确的GaN HEMT器件建模是成功设计功放的关键步骤之一,所以研究GaN HEMT器件建模方法对采用新型半导体材料设计宽带高效率功放是十分关键的。针对4G、5G通信技术对宽带高效率功放提出的挑战,本文对宽带高效率线性化功放设计技术、动态负载调制技术以及GaN HEMT器件建模技术等方面进行了深入研究。主要研究内容包括:1.宽带高效率线性化功放研究。提出了一种降低记忆效应和三阶互调失真的分析方法,以改善宽带功放的线性度。通过降低二次谐波输出功率水平和MHz频率范围内的包络电压成分实现了优异的线性度。提出了一种改进型宽带切比雪夫低通匹配网络以验证所提出的分析方法。测试结果表明,本文设计的功放在1.352.45 GHz频率范围内,功率附加效率（Power added efficiency,PAE）为6078%,功...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)K.Chen等人设计的DLM功放[78]
电子科技大学博士学位论文适应宽带功放，BST 元件的击穿电压高达 500 V，该功放的匹配网络采用 π 型拓扑结构设计，工作频段为 1.65 ~ 1.95 GHz，在 6 dB 的 OPBO 范围内漏极效率提升了3% ~ 9%，设计的 DLM 功放如图 1-2（b）所示[81]。同年，L. Ye 等人基于 DLM 技术设计了 65 nm CMOS 工艺的数字调制 2.4 GHz WLAN 发射机[82]。
电子科技大学博士学位论文极施加瞬态阶跃电压，其具体要求为从关断状态（Vd= 0 V）切换为开路沟道状态（Vd=10 V[132]），通过示波器检测漏极电压切换过程中漏-源电流的瞬态变化过程，如图 5-3（b）所示。文献[123]中采用任意波形发生器分别激励栅极和漏极，脉冲上升沿约为 20 ~ 30 ns，对于栅极滞后测试，采用直流电源维持漏极电压为 10 V，并使用示波器检测激励信号和漏-源电流的瞬态变化过程，测试结果如图 5-4 所示。图 5-4（a）给出了使用栅极滞后技术的漏极瞬态电流，对于阶跃电压 Vg1，脉冲上升沿为 30 ns，漏-源电流 ID1试图跟踪栅极电压的变化，但在 10~100 ns 时间段内可看到有 ΔID1= 15%的电流崩塌，当时间大于 10 ms 后，ID1趋于稳态值。图 5-4（b）中给出了使用漏极滞后技术的漏-源电流瞬态响应，对于阶跃电压 Vd1，脉冲上升沿约为 30 ns，相对于图 5-4（a）中漏-源电流的稳态值，在 10~100 ns 时间段内可看到有 15%的过冲漏-源电流，当时间大于 10ms 后，ID1趋于稳态值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于简化实频方法的宽带天线阻抗匹配网络设计[J]. 武军伟,龚子平,万显荣,柯亨玉. 电波科学学报. 2011(02)
[2]Ⅲ族氮化物异质结构二维电子气研究进展[J]. 孔月婵,郑有炓. 物理学进展. 2006(02)
博士论文
[1]微波毫米波GaN HEMT大信号模型研究[D]. 汪昌思.电子科技大学 2016
本文编号：3341211
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)K.Chen等人设计的DLM功放[78]
电子科技大学博士学位论文适应宽带功放，BST 元件的击穿电压高达 500 V，该功放的匹配网络采用 π 型拓扑结构设计，工作频段为 1.65 ~ 1.95 GHz，在 6 dB 的 OPBO 范围内漏极效率提升了3% ~ 9%，设计的 DLM 功放如图 1-2（b）所示[81]。同年，L. Ye 等人基于 DLM 技术设计了 65 nm CMOS 工艺的数字调制 2.4 GHz WLAN 发射机[82]。
电子科技大学博士学位论文极施加瞬态阶跃电压，其具体要求为从关断状态（Vd= 0 V）切换为开路沟道状态（Vd=10 V[132]），通过示波器检测漏极电压切换过程中漏-源电流的瞬态变化过程，如图 5-3（b）所示。文献[123]中采用任意波形发生器分别激励栅极和漏极，脉冲上升沿约为 20 ~ 30 ns，对于栅极滞后测试，采用直流电源维持漏极电压为 10 V，并使用示波器检测激励信号和漏-源电流的瞬态变化过程，测试结果如图 5-4 所示。图 5-4（a）给出了使用栅极滞后技术的漏极瞬态电流，对于阶跃电压 Vg1，脉冲上升沿为 30 ns，漏-源电流 ID1试图跟踪栅极电压的变化，但在 10~100 ns 时间段内可看到有 ΔID1= 15%的电流崩塌，当时间大于 10 ms 后，ID1趋于稳态值。图 5-4（b）中给出了使用漏极滞后技术的漏-源电流瞬态响应，对于阶跃电压 Vd1，脉冲上升沿约为 30 ns，相对于图 5-4（a）中漏-源电流的稳态值，在 10~100 ns 时间段内可看到有 15%的过冲漏-源电流，当时间大于 10ms 后，ID1趋于稳态值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于简化实频方法的宽带天线阻抗匹配网络设计[J]. 武军伟,龚子平,万显荣,柯亨玉. 电波科学学报. 2011(02)
[2]Ⅲ族氮化物异质结构二维电子气研究进展[J]. 孔月婵,郑有炓. 物理学进展. 2006(02)
博士论文
[1]微波毫米波GaN HEMT大信号模型研究[D]. 汪昌思.电子科技大学 2016
本文编号：3341211
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