L波段功率放大器研究

发布时间：2017-09-19 16:19

  本文关键词：L波段功率放大器研究

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【摘要】：随着无线移动通信的快速发展,如何有效的提高“无线通信的效率”成为了当下需要解决的问题。射频功率放大器广泛用于雷达、通信、导航、广播等领域,但是目前用量最大的领域是移动通信,无论是基站还是手持机中都要使用射频功率放大器;功率放大器也是发射系统前端的重要部件,对发射机系统的影响也是显而易见的。近年来,设计高效率和线性度良好的射频功率放大器是极具实现价值的课题,应用到无线通信系统具有不可比拟的优势,在国内外也受到广泛的关注。本文借助安捷伦公司的ADS软件对晶体管进行建模仿真,对潜在不稳定性给出相应的方法,在此基础之上联合负载牵引和Smith圆图进行匹配网络的设计,对输入和输出匹配网络进行优化仿真。最后运用谐波平衡法进行非线性分析。本论文的主要工作如下:1.主要介绍了论文的背景知识,包括选题背景和研究意义、射频功率放大器国内外的发展状况。从功率放大器的基本理论出发,对散射参数、射频功率放大器的分类以及不同匹配网络结构做了相应的介绍。2.具体介绍了射频功率放大器的基本理论以及其它性能指标。给出了射频功率放大器的设计流程,选用飞思卡尔的MW6S20010晶体管,然后利用ADS软件,设计出一款工作在L波段射频功率放大器,它主要应用在无线通信系统领域。在仿真非线性过程中,对谐波平衡仿真做了详细介绍。最后运用负载牵引法和Smith圆图匹配完成设计的目标。3.设计了一款开关类功率放大器。在设计过程中,首先设计了对二次谐波短路和三次谐波开路的谐波网络,在此基础上改进并设计更小尺寸的谐波网络;运用负载牵引的负载阻抗和源牵引的源阻抗相互迭代,并结合Smith圆图进行输出和输入电路的设计。最后对整体电路进行谐波平衡仿真和优化,在理论上通过控制谐波次数来提高放大器的效率,从而实现漏极的电压波形为方波和电流波形为正弦波,并用ADS软件进行仿真和验证。
【关键词】：射频 功率放大器 效率 负载牵引 谐波平衡仿真
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722.75
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 论文研究的目的和意义10-11
• 1.2 射频功率放大器的发展现状11-12
• 1.3 本论文的研究内容和结构安排12-14
• 第二章 射频功率放大器基本理论14-32
• 2.1 放大器S参量分析14-15
• 2.2 射频功率放大器的分类15-18
• 2.2.1 A类放大器16
• 2.2.2 B类放大器16-17
• 2.2.3 AB类放大器17
• 2.2.4 C类放大器17
• 2.2.5 D类功率放大器17-18
• 2.2.6 E类功率放大器18
• 2.2.7 F类功率放大器18
• 2.3 直流偏置网络18-19
• 2.4 阻抗匹配设计网络19-21
• 2.4.1 集总参数元件的匹配网络19-20
• 2.4.2 分布参数匹配网络20-21
• 2.5 功率增益21-22
• 2.6 非线性失真22-25
• 2.7 1d B压缩功率25-26
• 2.8 效率26
• 2.9 增益平坦度26
• 2.10 邻信道功率比26-27
• 2.11 工作带宽27
• 2.12 放大器稳定性分析27-31
• 2.13 本章小结31-32
• 第三章 射频功率放大器仿真设计与分析32-51
• 3.1 功率放大器的设计步骤32
• 3.2 元器件和介质基片的选取32-34
• 3.3 ADS仿真软件介绍34
• 3.4 功率放大器的设计参数34
• 3.5 直流扫描分析34-36
• 3.6 偏置电路设计和稳定性分析36-38
• 3.7 负载牵引与匹配电路设计38-46
• 3.7.1 负载牵引设计Load-Pull38-40
• 3.7.2 输出匹配电路设计40-43
• 3.7.3 源牵引和输入匹配网络43-46
• 3.8 整体电路仿真46-47
• 3.8.1 S参数仿真46-47
• 3.9 谐波平衡仿真47-49
• 3.9.1 双音信号非线性仿真或三阶交调失真48-49
• 3.10 版图生成与制作49-50
• 3.11 小结50-51
• 第四章F类功率放大器的设计51-68
• 4.1 F类放大器的产生51-55
• 4.2 晶体管和介质基板的选取55-56
• 4.3 F类功率放大器的仿真56-65
• 4.3.1 直流特性分析56
• 4.3.2 偏置电路的设计56-58
• 4.3.3 谐波网络的设计58-60
• 4.3.4 源牵引和负载牵引60-63
• 4.3.5 阻抗匹配电路63-65
• 4.4 谐波平衡仿真65-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 论文完成的主要工作68-69
• 5.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75

【参考文献】

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本文编号：882653