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【6h】

基于GaAs工艺的2W宽带功率放大器的研究与设计

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目录

摘要

第1章 绪论

1.1 4G技术简介

1.2 射频功率放大器的研究进展和分类

1.3 射频功率器件的发展

1.4 本论文的研究意义和主要内容

第2章 射频功率放大器设计技术及关键问题分析

2.1 功率放大器的定义与分类

2.2 功率放大器的主要指标

2.3 器件形式的选择以及HBT器件的工作原理

2.4 宽带线性功率放大器设计关键技术和设计方法

2.5 功率放大器设计关键问题的研究

2.6 本章小结

第3章 功率放大器电路拓扑结构的设计

3.1 设计目标及流程

3.2 晶体管管芯选择

3.3 偏置电路的设计

3.4 匹配电路的设计

3.5 第二级放大器的设计

3.6 第一级放大器的设计

3.7 两级放大器级联设计

3.8 版图设计与仿真验证

3.9 本章小结

第4章 功率放大器仿真结果和分析

4.1 小信号仿真分析

4.2 大信号仿真分析

4.3 EM仿真结果与分析

4.4 其他指标测试与仿真

4.5 本章小结

第5章 总结和展望

参考文献

致谢

声明

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摘要

随着无线通信技术的迅速发展,移动通信用户数量的快速增加以及频谱资源的日益紧张,人们对当前的通信系统提出了更高频谱利用率和更高数据速率的要求。与传统的功率放大器相比,宽带射频功率放大器具有带宽大、动态范围大、效率高、温度稳定性好等一系列优点。正是由于宽带射频功率放大器在军事和个人通信系统中的地位非常重要,而我国在该问题上的研究尚未达到国际顶尖水平,因此对该课题的研究具有非常重要的意义。
  射频功率放大器总是要求在一定频率范围内输出一定的功率,而终端与基站则要求放大器有足够高的效率和线性度。射频功率放大器总是工作在大信号状态下,它所用的放大器件和电路设计方法都不同于小信号放大器,导致了功率放大器的设计难度较大。
  基于市场需求和研究需要,本文采用GaAs HBT工艺,用两级结构实现了高增益、高输出功率、高效率的功率放大器目标。本文针对功率放大器设计中的关键性问题分别进行了分析,并提出有效的解决措施;讨论了GaAs HBT有源器件的模型,利用S参数分析了射频功率放大器的增益和稳定性,详细讨论了阻抗匹配网络和偏置网络的具体实现,综述了射频功率放大器的几种主要设计方法。本文设计的偏置电路除了给放大级提供偏置之外,还有效地降低了电路的温度敏感性,通过在放大级基极-集电极之间插入RC并联网络,消除了HBT管潜在不稳定因素,提高了电路的稳定性。本文设计的两级功率放大器的第一级设计采用共轭匹配以实现最大增益,第二级按照功率匹配原则设计以达到最大输出功率输出。在版图设计和测试PCB板设计时,对寄生效应进行了充分的考虑。最后对该设计电路中的不足之处进行了分析总结。

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