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LDMOS微波功率放大器研制及线性化研究

作　者: 韩红波
导　师: 李德昌；郝跃
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: LDMOS 功率放大器 负载牵引法 共轭匹配 预失真线性化
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 258次
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内容摘要


高输出功率、高效率、高增益和高线性度的微波功率放大器可以广泛应用于移动通信的基站和数字发射机以及军事技术领域中。为了设计频率在1600MHz～1630MHz范围的大功率、高增益、高效率的微波功率放大器,本文采用了2-tone负载牵引法得到所用LDMOS微波功率晶体管的输入和输出阻抗。在晶体管绝对稳定性分析的基础上,采用共轭匹配法设计出匹配电路网络。采用基于全波算法的矩量法(MOMENTUM),该方法能产生准确的电磁模型并考虑耦合和寄生效应,得到匹配网络更准确的MOMENTUM元件,用在电路设计中以提高设计的准确性。进行ADS仿真,对比采用MOMENTUM元件和理想元件两种情况下功率放大器(PA)的大信号输出结果,验证了设计的三级LDMOS微波功率放大器是正确的。最终成功设计出P1dB大于30 W、功率增益在1580MHz～1650MHz频率范围内增益保持在50dB以上和PAE大于30%的三级LDMOS微波功率放大器,得到了三级放大器的版图。根据设计的版图制作出三级功率放大器的实物。对微波PA的AM-AM和AM-PM非线性现象进行了分析,采用载波复幂级数法分析PA的非线性特性,弥补了常用的泰勒级数法只能分析AM-AM的不足,能同时准确的计算PA的AM-AM和AM-PM特性。计算得到了用来消除PA非线性的反载波复幂级数(ICCPS)。根据所得ICCPS,利用二极管非线性特性设计出结构简单、易于实现的预失真器,对其进行了定量分析。给出了电路模型的准确表达式,得到了幅值、角度等参数的精确值。该预失真器用来改善自己设计的LDMOS微波PA的非线性。ADS仿真结果表明,IMD3改善了26dB,验证了分析和设计的准确性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 微波功率放大器的广泛应用  7-8
  1.2 微波功率放大器的研究进展  8-9
  1.3 课题来源和研究意义  9-10
  1.4 本文的主要工作和内容安排  10-11
第二章 微波功率放大器设计的基础理论  11-21
  2.1 二端口微波网络的S参数  11-12
  2.2 微波功率放大器的稳定性分析  12-13
  2.3 功率放大器的匹配网络的设计  13-17
  2.4 完全共轭匹配  17-19
  2.5 直流偏置网络设计  19-21
第三章 三级LDMOS 微波功率放大器设计  21-47
  3.1 微波功率放大器的分类  21
  3.2 微波功率放大器的性能指标  21-25
  3.3 LDMOS微波功率放大器的设计指标  25
  3.4 LDMOS晶体管的选择及特点分析  25-28
  3.5 三级LDMOS微波功率放大器的设计  28-39
    3.5.1 放大级功率放大器的设计  28-30
    3.5.2 负载牵引理论  30-33
    3.5.3 稳定性设计  33-34
    3.5.4 匹配网络的设计  34-37
    3.5.5 MOMENTUM法设计匹配网络  37-39
  3.6 ADS谐波仿真  39-42
  3.7 驱动级的设计  42-47
第四章 LDMOS 微波功率放大器线性化研究  47-63
  4.1 线性化研究的意义  47-48
  4.2 PA的非线性特性分析  48-50
  4.3 PA非线性的载波复幂级数分析  50-53
  4.4 PA的几种线性化方法  53-57
    4.4.1 功率回退法  53-54
    4.4.2 负反馈法  54
    4.4.3 前馈法  54-56
    4.4.4 预失真法  56-57
  4.5 预失真线性化设计与实现  57-63
第五章 微波功率放大器的调试及测试  63-67
  5.1 PA调试的重要性及注意的问题  63-64
  5.2 PA自激振荡的产生及解决  64-65
    5.2.1 自激振荡的产生原因  64
    5.2.2 判断自激的方法  64-65
    5.2.3 高频自激振荡采取的措施  65
  5.3 三级PA的调试  65-67
    5.3.1 直流工作点的调试  66
    5.3.2 匹配的调整  66
    5.3.3 微波功率放大器的下一步测试及分析  66-67
第六章 总结  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
作者在读期间的研究成果  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 放大技术、放大器 > 放大器 > 放大器：按作用分 > 功率放大器
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