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L波段线性功率放大器的分析与设计

作　者: 杨凡
导　师: 曾孝平
学　校: 重庆大学
专　业: 信号与信息系统
关键词: 功率放大器阻抗匹配 RF预失真线性度
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

射频功率放大器作为发射机的核心部件,其性能制约了整个通信系统的性能,特别是近年来,无线通信系统向着大容量、多载波、多电平、和高峰均比的方向发展,在此背景下,线性调制技术被广泛的应用,由于这些线性调制技术具有非恒定包络的特点,当调制信号通过射频功率放大器后将产生交调失真,导致已调矢量信号的幅度和相位出现偏差,同时导致频谱扩展,邻道信号受干扰,误码率恶化等。因此,线性射频功率放大器成为研究的热点。论文围绕L波段线性功率放大器的设计展开,首先分析了功率放大器的基本原理和线性化技术,然后设计了在1.90GHz—2.0GHz频段上基于RF预失真方案的3级功率放大器,并进行了理论分析和性能仿真,仿真测试结果表明该功率放大器具有很好的线性度和较高的输出功率。其中,主要研究内容和有创新的工作表现在以下几个方面:①通过对功率放大器的理论分析,针对设计需求中功率放大器输出高增益大功率的要求,确定了功率放大器3级级联的设计方案。②针对功率放大器大信号S参数无法获得的难点,根据各级功率放大器在电路中的作用和工作状态不同,分别用小信号S参数法设计了前置级和驱动级功率放大器,用负载牵引法设计了末级功率放大器。级联后的功率放大器的输出功率34.143dBm、增益大于30dB,带内增益平坦度小于1dB,均高于设计要求。③为了提高功率放大器的线性度,通过对比各种线性化电路的设计,确定了基于立方律的RF预失真的线性化方案。本文对立方律预失真器进行了改进,采用180°正交电桥替代T型电阻网络并引入平衡电阻网络来修正反向并联二极管对的不对称特性,从而改善了预失真器的性能。另外还设计了3dBWilkinson功率分配/合成器、衰减器和模拟移相器等组件,仿真测试表明,在功率放大器输出35dBm的功率时,加入预失真线性化电路后三阶交调失真(IMD3)小于-60dBc,较预失真前改善了27dBc。该方案有效的改善了功率放大器的线性度。

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