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改进型缺陷地预失真功率放大器设计

张俊庆  
【摘要】:随着现代社会人们对移动通信业务的要求越来越高,频带资源不可避免的出现了紧缺,严重限制了移动通信的快速发展。高的数据传输率和高的频谱资源利用效率是解决这一问题的有效途径,所以现代通信系统中多采用高速率、大范围变化且带有高峰均比的调制信号,这样就对移动通信系统中的射频部分提出了更高的要求,尤其是对比较敏感的高功率射频放大器的设计提出了挑战。以前很多系统中射频功率放大器往往采用功率回退技术来提高线性度,但是这样虽然线性度有一定的改善,但是效率会严重恶化,所以研究高效率并且高线性度的射频功率放大器已迫在眉睫。 由于缺少功率管的大信号参数,功放设计一直以来都是射频电路设计中的难点问题,本文在研究了射频功率放大器的几种设计方法的基础上,利用Load-pull测试平台设计了一个三级的射频功放系统。测试结果表明,本文设计的功放达到了预定的设计指标和要求。比较其它功放设计方法,Load-pull测试平台可直接测出功率管在大信号工作时的输入输出阻抗,为功放设计提供直观的大信号参数,将Load-pull测试平台与ADS软件结合使用,可简化功放的设计过程,改进功放的设计技术。 线性化技术是改善功放线性、提高效率的主要手段,本文通过对目前各种线性化技术的分析,并综合考虑了成本和电路实现的复杂性,采用了模拟预失真技术来提高设计的射频功率放大器的线性度。本文设计的模拟预失真器主要部分是由90度微带耦合器和一些非线性器件构成的三阶互调信号发生器,并在此同时,用另一路信号抵消三阶互调发生器残留的基频信号,以达到最好的改进效果。通过对模拟预失真器的仿真验证,证明完全可以达到最初的设计要求。本文设计的模拟预失真器具有结构简单,易实现、低成本、价格便宜、性能良好等特点。 提高功放效率的另一个方法是抑制功放输出的谐波分量,传统方法是用各种滤波器滤除谐波,这种方法成本高、并增加了功放的体积。采用缺陷地结构可在不增加成本和功放体积的情况下,抑制功放的输出谐波。本文在对DGS(Defected Ground Structure)进行了大量的研究、分析的基础上,提出了一种新型的缺陷地结构,与以往DGS相比,性能有较大的提高。本文将提出的新型的缺陷地结构应用于末级功率放大器的中,仿真和测试结果表明,新型缺陷地结构在不增加功放成本和体积的情况下,不仅有效抑制了射频功率放大器的输出谐波分量提高了效率,而且解决了末级功放漏极偏置线过细的问题。


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