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L波段功率放大器研究

白军  
【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。


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