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基于RF MEMS开关的可重构功率放大器研究

作　者: 叶刘晓
导　师: 许高斌
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: RF MEMS开关功率放大器匹配网络可重构
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

多功能射频系统使用一个信号通路完成多种射频传输功能,比如可以工作在不同的频段及不同性能要求的射频通信系统,其小型化研究使得可重构电路的研发成为近年来的热点。RF MEMS开关由于其体积小、低插损、高隔离度及可集成化等独特的优点而成为射频微波系统小型化研究的重要选择器件。由于射频功率放大器在雷达及其他无线通信系统中占据了突出的位置,使得可重构功率放大器的研究更是其中的难点和热点。本文着眼于使用RF MEMS开关作为控制器件实现功率放大器工作频带的重构,解决多频带功率放大器系统体积大、成本高的问题。本文在阐述RF MEMS开关的射频特性的基础上,主要研究了功率放大器的设计和基于RF MEMS开关的频带可重构功率放大器的设计。对串联和并联两种不同工作模式的RF MEMS开关进行了介绍,分别使用有限元软件HFSS对开关进行了微波性能仿真,讨论了不同结构MEMS开关的应用领域以及在电路应用中需要注意的问题。对于射频功率放大器,主要对其计算机辅助设计进行了介绍,通过设计一款功率放大器来介绍使用ADS设计功放的设计过程。论文在此基础上主要讨论了应用RF MEMS开关作为控制元件的功率放大器可重构技术,详细讨论基于RF MEMS开关的可重构功率的设计实现,分别设计了两款电路,一款是使用了两个MEMS开来控制实现两个频段的工作频率重构。为了优化系统,减小使用器件,经过不断的调试仿真,设计了另一款只需要一个MEMS开关作为控制器件的功率放大器电路。通过介绍这两款电路,讨论了MEMS开关的射频性能对功率放大器指标的影响以及MEMS开关的功率问题。该种功率放大器可适用于工作在多频带的射频系统,并对MEMS器件在可重构系统中的应用具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-20
  1.1 课题的背景和意义  13-15
    1.1.1 MEMS 技术及 RF MEMS 开关  13
    1.1.2 MEMS 技术在射频微波系统中的应用  13-15
  1.2 国内外研究现状  15-18
    1.2.1 RF MEMS 开关的国内外发展  15-16
    1.2.2 可重构功率放大器的国内外发展  16-18
  1.3 本论文的主要研究内容  18-20
第二章 RF MEMS 开关的分析与仿真  20-28
  2.1 RF MEMS 开关的分类  20-21
  2.2 RF MEMS 电容式并联结构开关  21-25
  2.3 RF MEMS 串联开关  25-27
  2.4 小结  27-28
第三章射频功率放大器的分析设计  28-39
  3.1 射频功率放大器简介  28-29
  3.2 功率放大器的性能指标分析  29-31
  3.3 射频放大器电路设计的基本理论  31-34
    3.3.1 微带传输线理论  31-32
    3.3.2 功率放大器设计方法  32-34
  3.4 设计实例  34-38
    3.4.1 设计指标  34
    3.4.2 直流特性分析  34-35
    3.4.3 匹配网络设计  35-37
    3.4.4 微带版图设计  37-38
  3.5 小结  38-39
第四章可重构功率放大器的分析与设计  39-49
  4.1 功率放大器的可重构技术  39-40
  4.2 基于 RF MEMS 开关技术的双频段功率放大器  40-46
    4.2.1 设计指标  40-41
    4.2.2 匹配电路设计  41-43
    4.2.3 MEMS 开关的射频性能考虑  43-45
    4.2.4 设计实现及仿真结果分析  45-46
  4.3 单开关控制的双频带放大器设计实现  46-48
    4.3.1 电路结构分析及匹配电路设计  46-48
    4.3.2 设计实现及仿真结果分析  48
  4.4 小结  48-49
第五章总结与展望  49-50
参考文献  50-53
攻读硕士学位期间发表的论文  53-54

基于RF MEMS开关的可重构功率放大器研究

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