2GHz线性功率放大器的分析与设计

论文摘要

线性功率放大器作为发射机的核心器件,广泛应用在无线通信和军事通信等领域,在宇航、雷达、移动通信、卫星通信中起着越来越重要的作用,它要求在给定的频率或一定的频率范围内输出一定的射频功率,其性能好坏已经成为制约整个系统性能和技术水平的关键因素。本文根据技术指标的要求首先对线性功率放大器(简称功放)的实现方法进行了研究,并对线性放大器的优化设计进行了分析,而且对各级功放电路的增益分配和级联问题进行了分析;第二利用ADS软件和Smith工具进行了功放的偏置电路、稳定性和匹配电路的设计仿真;第三研究了匹配电路中输出匹配电路的耗散性能,并得出结论;第四利用预失真法对末级功率放大器的非线性特性进行了线性化设计;第五对提高功放效率方法进行了分析,特别是Doherty功放技术和DC—DC直流电压转换电路的分析;最后研制了线性功率放大器,在制版过程中考虑了电磁兼容(EMC)的影响,并对功放进行了调试和测试工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 功率放大器在射频通信系统中的重要作用
• 1.2 线性功放的国内外发展概况
• 1.3 发射机系统结构介绍
• 1.4 本文的内容安排
• 2 功率放大器的理论基础
• 2.1 二端口网络的S参数
• 2.2 功率放大器的分类
• 2.2.1 A类功率放大器
• 2.2.2 B类功率放大器
• 2.2.3 C类功率放大器
• 2.3 功率放大器的主要技术指标
• 2.3.1 工作频段
• 2.3.2 功率增益
• 2.3.3 增益波动
• 2.3.4 效率
• 2.3.5 稳定性分析
• 2.3.6 输出功率
• 2.3.7 输入/输出驻波比
• 2.3.8 AM-AM和AM-PM效应
• 2.3.9 互调失真
• 2.3.10 OIP3
• 2.3.11 噪声系数
• 2.4 阻抗匹配电路概述
• 2.4.1 集总参数元件设计法
• 2.4.2 分布参数元件设计法
• 2.5 本章小结
• 3 功率放大器的电路设计与仿真
• 3.1 功率放大器的设计方法
• 3.2 电路设计的实现与仿真
• 3.2.1 功放的设计指标要求
• 3.2.2 器件选择
• 3.2.3 偏置网络
• 3.2.4 稳定性仿真
• 3.2.5 匹配原则与匹配电路仿真
• 3.2.6 整体的级联仿真
• 3.3 本章小结
• 4 功率放大器的线性化设计
• 4.1 线性化功放技术
• 4.1.1 功率回退法
• 4.1.2 负反馈法
• 4.1.3 前馈法
• 4.1.4 预失真法
• 4.2 射频模拟预失真方案的设计与仿真
• 4.2.1 谐波发生器的结构
• 4.2.2 辅助器件的设计
• 4.3 发射机射频系统仿真
• 4.3.1 整体框架仿真
• 4.3.2 本振对系统的影响仿真
• 4.4 本章小结
• 5 功率放大器的效率改善技术
• 5.1 Doherty技术介绍
• 5.1.1 Doherty功放原理
• 5.1.2 仿真及结果分析
• 5.1.3 Doherty功放的优缺点和改进方法
• 5.2 D、E类功放及发展情况
• 5.2.1 D类功率管
• 5.2.2 E类功率管
• 5.3 DC—DC直流变换器的功率随动方案
• 5.4 本章小结
• 6 功率放大器的安装与测试
• 6.1 功放的PCB布版
• 6.1.1 PCB制版中的电磁兼容
• 6.2 测试方案及测试结果
• 6.2.1 三阶互调测试
• 6.2.2 输出功率和增益的测试
• 6.2.3 测试结果
• 6.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献