微波功率放大器的研究
微波功率放大器线性化技术研究
摘要摘要现在，无线移动通信技术正在高速发展，高功率放大器在民用移动通信、军事指挥系统、广播电视和航空航天等领域都有着广泛的应用。
作为通信系统中最核心的组成部分，工作频率为微波甚至毫米波频段的高功率放大器输出信号的性能指标对整个通信系统有着重要影响，良好的性能对整个通信系统的传输质量有更好的保证。
但是由于器件、设计方法以及工艺的固有特性，功率放大器随着输入功率的增大，总是逐渐由线性变为非线性状态，出现非线性失真现象，严重影响输出特性。
以往单纯通过功率回退的方式将功率放大器从饱和工作状态回退到线性区，从而获得较好的线性度指标。
但是随着现代无线通信系统对功率放大器线性度的要求逐渐提高，功率放大器的输出功率越来越大，以功率回退来改善非线性失真的方法不能满足实际运用的需求。
在不影响功率放大器输出功率的前提下，人们提出了线性化技术来满足输出信号的线性指标，通过线性化技术保证功率放大器在接近饱和输出下仍然可以满足通信系统的线性度需求。
目前国内的起步较晚，国外对于如何改善功率放大器的非线性失真早在几十年前便已开始研究，不同学者根据放大器非线性产生原理提出各种解决方案，也取得了丰硕的成果。
但是对于目前针对毫米波固态功放尤其是宽带功放的线性化技术仍在研发阶段。
本文便是为了改善Ka波段固态通信功放而展开地对于线性化技术尤其是预失真技术的研究。
本文通过对肖特基二极管的分析且在经典原理电路的基础上改进电路结构，运用射频仿真软件进行计算仿真并且加工实物，最后通过与一款基于氮化镓的Ka波段50W 功放级联测试。
测试结果表明，加了线性化器后，该功放在饱和回退3dB处，三阶交调指标改善了接近6-7dB，达到小于-25dBc，能够满足通信功放的运用需求。
关键词：线性化技术；微波；功率放大器；预失真；肖特基二极管论文类型：c.应用研究西南科技大学硕士学位论文ABSTRACTNow, wireless mobile communication technology is developing at high speed, and high-power amplifiers are widely used in civil mobile communications, military command systems, broadcast television, aerospace and other fields. As the core component of the communication system, the performance index of the output signal of the high-power amplifier whose operating frequency is microwave or even millimeter wave has an important impact on the entire communication system, and good performance has a better guarantee for the transmission quality of the entire communication system . However, due to the inherent characteristics of the device, design method, and process, as the input power increases, the power amplifier always gradually changes from linear to nonlinear state, and nonlinear distortion occurs, which seriously affects the output characteristics.In the past, the power amplifier was retreated from the saturated working state to the linear region simply by power back-off to obtain a better linearity index. However, as the requirements of modern wireless communication systems for the linearity of power amp- lifiers are gradually increasing, the output power of power amplifiers is getting larger and larger, and the method of using power back-off to improve nonlinear distortion cannot meet the needs of practical applications. On the premise of not affecting the output power of the power amplifier, linearization technology is proposed to meet the linear index of the output signal, and the linearization technology is used to ensure that the power amplifier can still meet the linearity requirements of the communication system when the output is close to saturation.At present, China started late, and foreign countries have begun to improve the nonlinear distortion of power amplifiers decades ago. Different scholars have proposed various solutions based on the principle of nonlinear generation of amplifiers, and have also achieved fruitful results. However, the current linearization technology for millimeter wave solid-state power amplifiers, especially broadband power amplifiers, is still in the research and development stage. This article is to improve the research of linearization technology, especially predistortion technology, to improve the Ka-band solid-state communication power amplifier.In this paper, through the analysis of Schottky diodes and the improvement of the circuit structure on the basis of the classic principle circuit, the use of RF simulation software for calculation simulation and processing of the physical, and finally passed a cascade test with a gallium nitride-based Ka-band 50W amplifier. The test results show that after the linearizer is added, the power amplifier is at 3dB of saturation back-off, and the third-order intermodulation index is improved by close to 6-7dB, reaching less than -25dBc, which can meet the needs of the communication power amplifier.KEY WORDS: Microwave;Power amplifier;Linearization technology;Predistortion;Schottky diode TYPE OF THESIS: c.Application Researc目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 ....................................................................................................................- 1 -1.1 课题研究背景及意义...............................................................................................- 1 -1.2 线性化技术的国内外研究动态...............................................................................- 2 -1.3 论文主要内容...........................................................................................................- 5 -第二章功率放大器非线性特性及线性化方法 ............................................................- 6 -2.1 功率放大器的非线性分析.......................................................................................- 6 -2.1.1 非线性幅度失真与非线性相位失真特性........................................................- 6 -2.1.2 互调失真............................................................................................................- 7 -2.1.3 记忆效应............................................................................................................- 8 -2.2 功率放大器线性度描述...........................................................................................- 8 -2.2.1 1dB压缩点 .........................................................................................................- 8 -2.2.2 三阶交调和三阶截断点....................................................................................- 9 -2.3 功率放大器的主要线性化技术...............................................................................- 9 -2.3.1 功率回退技术..................................................................................................- 10 -2.3.2 负反馈法..........................................................................................................- 10 -2.3.3 非线性器件法.................................................................................................. - 11 -2.3.4 前馈线性化技术..............................................................................................- 12 -2.3.5 预失真技术......................................................................................................- 12 -2.3.6 各种线性化技术的比较..................................................................................- 16 -2.4 小结.........................................................................................................................- 16 -第三章基于肖特基二极管的预失真技术研究 ..........................................................- 17 -3.1 肖特基二极管的非线性特性分析.........................................................................- 17 -3.2 肖特基二极管的选择及测试.................................................................................- 18 -3.3 并联式二极管预失真器.........................................................................................- 20 -3.4 串联式二极管预失真器.........................................................................................- 22 -3.5 反射式肖特基二极管预失真器.............................................................................- 24 -3.6 多级级联结构预失真.............................................................................................- 26 -3.7 小结.........................................................................................................................- 26 -第四章Ku波段预失真线性化器的设计.....................................................................- 27 -4.1 两级级联式预失真器原理分析.............................................................................- 27 -4.2 无源器件仿真.........................................................................................................- 29 -西南科技大学硕士学位论文4.2.1 偏置高阻线......................................................................................................- 29 -4.2.2 交指电容..........................................................................................................- 30 -4.3 线性化电路设计及仿真.........................................................................................- 32 -4.4 功率放大器模拟仿真.............................................................................................- 33 -4.5 线性化器和功率放大器级联仿真.........................................................................- 35 -4.6 小结.........................................................................................................................- 37 -第五章Ka波段预失真线性化器的设计.....................................................................- 38 -5.1 新型反射式预失真器的原理介绍.........................................................................- 38 -5.2 无源器件的仿真.....................................................................................................- 40 -5.2.1 交指电容..........................................................................................................- 40 -5.2.2 偏置高阻线......................................................................................................- 41 -5.2.3 射频接地结构..................................................................................................- 43 -5.2.4 3dB定向耦合器 ...............................................................................................- 44 -5.3 整体电路仿真.........................................................................................................- 46 -5.4 小结.........................................................................................................................- 48 -第六章Ka波段功放的设计与级联测试.....................................................................- 49 -6.1 Ka 50W固态功率放大器的研制............................................................................- 49 -6.1.1 功放组成..........................................................................................................- 49 -6.1.2 驱动模块..........................................................................................................- 50 -6.1.3 末级模块设计..................................................................................................- 50 -6.1.4 末级功率合成..................................................................................................- 51 -6.2 功率放大器三阶交调及AM-AM，AM-PM测试方法 .......................................- 52 -6.2.1 测试仪器..........................................................................................................- 52 -6.2.2 测试原理..........................................................................................................- 53 -6.3 预失真器与功率放大器的级联测试.....................................................................- 54 -6.3.1 功放测试..........................................................................................................- 54 -6.3.2 预失真器测试..................................................................................................- 56 -6.3.3 级联测试..........................................................................................................- 58 -6.4 小结.........................................................................................................................- 59 -第七章总结 ..............................................................................................................- 60 -致谢................................................................................................................................- 61 -参考文献............................................................................................................................- 62 -第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景及意义在最近的几十年里，移动通信技术不断发展，到现在已经进入了第五个技术时代。
微波线性功率放大器的研究的开题报告
微波线性功率放大器的研究的开题报告一、选题背景微波线性功率放大器是无线通信系统中重要的组成部分，可作为信号放大和传输的驱动力。
广泛应用于移动通信设备、卫星通信设备、雷达系统、电视广播和医疗设备等领域。
目前，随着5G通信网络的快速发展和高速数据传输的需求不断增加，对微波线性功率放大器的研究呈上升趋势。
二、选题意义在无线通信系统中，微波线性功率放大器的作用十分重要。
其中线性度是极其关键的性能指标，它能够直接影响信号的接收和传输质量。
因此，如何研究和设计高线性度的微波线性功率放大器成为了一个热门研究方向。
同时，线性功率放大器的功率效率也是需要关注的一个重要问题。
如何在高线性度的同时，提高功率放大器的效率，是我们今后研究的方向。
三、研究内容及方法本研究旨在研究线性功率放大器中的关键技术问题，结合目前研究的热点，主要包括：1.研究微波线性功率放大器的电路结构，了解各种电路结构的优缺点，选取合适的电路结构。
2.探究在微波线性功率放大器中的器件特性，深入了解不同的器件特性对线性度和功率效率的影响。
3.通过理论分析和仿真模拟，研究微波线性功率放大器中的优化算法，提高线性功率放大器的线性度和功率效率。
4.设计并制作微波线性功率放大器，进行实验验证，优化改进。
四、预期成果通过本研究，我们预期达到以下成果：1.深入了解微波线性功率放大器的原理和发展趋势，能够了解并分析微波线性功率放大器的主要性能指标与限制因素。
2.掌握微波线性功率放大器中的关键技术，能够利用软件仿真设计出高性能的线性功率放大器电路并对其进行仿真模拟分析。
3.能够利用实验室设备进行微波线性功率放大器的制作，并进行性能测试和优化，对比分析不同算法和器件对线性度和功率效率的影响。
4.在理论和实验上能够有效地改进和提升微波线性功率放大器的线性度和功率效率，进一步推动无线通信系统的发展。
五、研究计划1.第一阶段（1-2个月）文献调研，搜集研究资料；学习微波线性功率放大器的理论基础；了解不同的电路结构和器件特性。
微波功率放大器的优化设计与应用研究
微波功率放大器的优化设计与应用研究一、引言微波功率放大器是现代通信系统中不可或缺的组成部分，其在RF信号的传输过程中起着非常重要的作用。
因此，优化设计与应用研究微波功率放大器对于发展现代通信技术至关重要。
本文主要介绍微波功率放大器的优化设计原理、流程及应用研究，以期为相关领域的研究者提供参考。
二、微波功率放大器的基本原理微波功率放大器是指对微波信号进行功率放大的一种器件，其基本原理可以简述为：当微波信号输入功率Pi进入放大器后，经过晶体管等有源器件进行放大处理，放大后的微波信号输出功率Po一般会大于输入功率Pi。
关于微波功率放大器设计的优化需要考虑以下几个问题：1. 如何确定输入功率与输出功率的增益差值2. 如何保证微波功率放大器输出波形的稳定性3. 如何选取合适的晶体管等有源器件三、微波功率放大器的优化设计流程1. 微波功率放大器的参数确定微波功率放大器的设计需要确定其输入功率、输出功率、增益、带宽及稳定性等一系列参数。
其中，输入功率与输出功率是考虑微波功率放大器放大效果的关键因素，增益则直接影响到微波功率放大器的放大效果，而带宽则是考虑微波功率放大器的信号传输范围；稳定性则是考虑微波功率放大器的信号输出效果。
2. 晶体管等有源器件的选择晶体管等有源器件是微波功率放大器的核心部件之一，选取合适的晶体管等有源器件对于提高微波功率放大器的性能具有至关重要的作用。
目前市场上晶体管的种类很多，包括常用的Si、GaAs、InP等材料制成的晶体管，研究者应根据实际需求以及器件的特性进行选择。
3. 微波功率放大器传输线的布局设计微波功率放大器的传输线布局设计是影响微波功率放大器的重要因素之一，其设计需要考虑器件的输入输出端口布局、传输线的阻抗匹配、长度等因素。
4. 微波功率放大器电源的优化设计微波功率放大器电源的优化设计是保证微波功率放大器正常工作的关键因素之一。
直流偏置电压的稳定性直接影响到晶体管等有源器件的工作状态，而切换稳定器对于保证电源稳定性也具有非常重要的作用。
W波段功率放大器的研究与设计
W波段功率放大器的探究与设计专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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微波线性功率放大器设计研究
微波线性功率放大器设计研究摘要随着4G无线通信和军事领域新标准新技术的迅速发展，对于作为微波通信系统、雷达、电子对抗、宽带频率调制发射机、数字电视发射机等系统核心部件的功率放大器来说，它不仅仅是将信号放大到足够的功率电平，以实现信号的发射、远距离传输和可靠接收，而且对带宽、输出功率、线性度、效率和可靠性方面都提出了更高的要求。
功率放大器的好坏成为制约系统发展的瓶颈。
因此对于微波功率放大器的研究和设计有着重要的意义。
关键词微波；线性功率放大器；设计前言在宽带通信系统中，如多载波调制OFDM、长期演进系统LTE，都是非恒包络调制信号，信号的峰均比很高，回退放大器会大大降低工作效率，有必要采取有源线性化技术，射频预失真技术顺势而生，它只需在射频通路增加很少的射频元器件，就可达到提高功放输出功率、降低系统功耗、节约系统成本的效果。
1 原理美国Scintera公司推出的射频数字预失真（RF DPD）产品RFPALSC18xx 系列，为数字预失真提出了新的解决方案。
RFPAL工作午射频频率上，只涉及到射频通路的信号输入和输出，比较方便和功放集成，它具有较高的集成度，电路设计简单。
其最新产品SC 1894，工作频率168MHz至3800MHz，输入信号带宽25kHz至75MHz，它利用功放输出信号和输入信号计算功放非线性参数，具有自适应调节功能，与工作在SW至60 W平均输出功率的A/AB类或Doherty 放大器一起使用，最高能達到28dB。
的临波道抑制和38dB的三阶交调系数改善。
它采用QFN管脚封装，支持外部时钟输入，低功耗设计，最大功耗仅为990mW。
SC1894所采用的射频预失真技术可补偿调幅至调幅（AM～AM）和调幅至调相（AM-PM）失真、互调失真和功放记忆效应，采用反馈信息补偿由于温差和功放老化造成的信号失真。
图1a）是SC1894管脚封装及典型外围电路，b）是基于SCI894实现射频预失真的原理框图。
微波功率放大器设计及其应用研究
微波功率放大器设计及其应用研究一、微波功率放大器的设计原理1.1微波功率放大器的基本原理线性功率放大器的设计原理主要是通过使用有效的线性电路元件实现输入-输出线性关系，以尽可能保持信号的准确性和完整性。
常见的线性功率放大器包括B类功率放大器、AB类功率放大器和A类功率放大器。
非线性功率放大器的设计原理则注重于输出功率的最大化和效率的提高。
通过使用非线性元件来实现高效能的功率放大器，如C类功率放大器和D类功率放大器。
此类功率放大器常用于需要高功率输出但对信号质量要求较低的应用，如调频广播、通信传输等。
1.2微波功率放大器的设计要求1）增益和带宽：功率放大器应具有较大的增益和宽带特性，以保证微波信号能够被放大并保持信号的准确性。
2）线性度：对于线性功放，线性度是一个重要的设计参数，它直接影响着微波信号的失真程度。
因此，设计时要注意保持线性工作区域，以避免信号失真。
3）功率输出：功率放大器应能够提供所需的输出功率，并在整个工作频率范围内保持稳定。
4）效率：功率放大器的效率是指其输入功率和输出功率之间的比值。
高效的功率放大器不仅可以减少功耗，还可以减少散热问题。
5）稳定性：功率放大器应具有良好的热稳定性和电稳定性，以确保电路在各种环境条件下的可靠性。
二、微波功率放大器在通信系统中的应用研究2.1无线通信系统中的功率放大器无线通信系统中的功率放大器是将低功率微波信号放大成高功率信号，以扩大通信距离和提高通信质量。
在无线通信系统中，功率放大器通常用于射频发射系统、基站天线放大系统和卫星通信系统中。
2.2雷达系统中的功率放大器雷达系统中的功率放大器主要用于增强雷达发射信号的功率，以提高雷达系统的射程和目标检测能力。
功率放大器在雷达系统中通常用于雷达天线放大系统和雷达发射系统中。
2.3频谱监测中的功率放大器频谱监测是对无线电频谱进行监测和分析的过程，其主要目的是检测和定位无线电频谱中的干扰源和恶意干扰。
频谱监测中通常需要使用高功率放大器来增加接收信号的信噪比和动态范围，以提高干扰源的检测能力。
微波功率放大器发展探讨
微波功率放大器发展探讨摘要：微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。
本文将对两种器件以及它们竞争与融合的产物——微波功率模块（MPM）的发展情况作一介绍与分析。
关键词：微波功率放大器；发展0引言微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。
基于真空器件的功率放大器，曾在军事装备的发展史上扮演过重要角色，而且由于其功率与效率的优势，现在仍广泛应用于雷达、通信、电子对抗等领域。
后随着GaAs晶体管的问世，固态器件开始在低频段替代真空管，尤其是随着GaN，SiC等新材料的应用，固态器件的竞争力已大幅提高。
1 真空放大器件研究与应用现状跟固态器件相比，真空器件的主要优点是工作频率高、频带宽、功率大、效率高，主要缺点是体积和质量均较大。
真空器件主要包括行波管、磁控管和速调管，它们具有各自的优势，应用于不同的领域。
其中，行波管主要优势为频带宽，速调管主要优势为功率大，磁控管主要优势为效率高。
行波管应用最为广泛，因此本文主要以行波管为例介绍真空器件。
随着技术的不断进步，现阶段行波管主要呈现以下特点。
一是高频率、宽带、高效率的特点，可有效减小系统的体积、重量、功耗和热耗，在星载、弹载、机载等平台上适应性更强，从而在军事应用上优势突出。
二是耐高温特性，使行波管的功率和相位随着温度的变化波动微小，对系统的环境控制要求大大降低。
三是抗强电磁干扰和攻击特性，使其在高功率微波武器和微波弹的对抗中显示出坚实的生存能力。
四是寿命大幅提高，统计研究显示，大功率行波管使用寿命普遍大于5 000 h，中小功率产品寿命大于10 000 h，达到武器全寿命周期。
1.1 行波管有源组阵技术国外近几年主要在更高频段发展一系列的小型化行波管，频段覆盖X，Ku，K，Ka，140 GHz等，并不断在新技术上获得突破。
国内经过近10多年的努力，行波管在保持大功率和高效率的前提下，体积减小了1个数量级，为有源组阵技术奠定了良好的基础。
行波管有源组阵的形式分为单元放大式和子阵放大式两种。
微波功率放大器设计及应用研究
微波功率放大器设计及应用研究微波功率放大器是一种微波射频电路，其主要作用是将微波信号放大到一定的功率水平，以便于在通信、雷达、电子对抗等领域中使用。
功率放大器的设计和应用有着广泛的研究意义和应用价值，因此在工程科技领域中备受关注。
一、微波功率放大器的基本原理微波功率放大器是一种微波射频电路，它包含了一个微波谐振器和一个激励源。
微波信号被输入到谐振器中，通过电子元件的控制，使得信号在谐振器中产生振荡，产生一定的功率。
将这个微波信号放大后，就可以输出到需要的位置上。
微波功率放大器一般采用二极管或场效应管等半导体器件，可分为晶体管功率放大器和集成电路功率放大器。
二、微波功率放大器设计的关键技术微波功率放大器的设计需要掌握一定的关键技术，其中包括射频传输线的设计、阻抗匹配技术、功率合成技术、线性度控制、无线电频带滤波和电源消除技术等。
在设计功率放大器时，首先需要考虑的是信号的传输线路。
在设计传输线时，需要注意信号的匹配、反射和衰减等问题。
此外，还需要考虑谐振器的设计，谐振器的谐振频率以及电容、电感的选择对功率放大器的性能具有重要意义。
阻抗匹配技术是微波功率放大器设计过程中另一个关键技术。
信号的阻抗不匹配会导致功率发生反射，因此需要对信号的输入和输出端口进行阻抗匹配。
通常在信号的输入和输出端口分别设置匹配电路，以保证信号阻抗与输入和输出端口之间的阻抗匹配。
功率合成技术是指将多个微波功率放大器进行合并，以实现更高的功率放大。
在功率合成的过程中，需要注意功率分配的平衡性和阻抗匹配的合理性。
线性度控制也是微波功率放大器设计的重要技术。
随着功率的增加，放大器会出现非线性失真的现象，需要对其进行预先校准，保证信号在放大的过程中不会产生失真。
无线电频带滤波技术是将微波信号进行滤波，以去除掉频率范围之外的无用信号。
不同的领域对应的信号频率范围不同，因此需要根据信号所处的领域来选择相应的频带滤波器。
最后，电源消除技术是微波功率放大器设计中的另一个重要技术。
微波功率放大器的设计与优化研究
微波功率放大器的设计与优化研究微波功率放大器是一个重要的电子元器件，能将微弱的微波信号放大到足够大的幅度，用于无线电通信、雷达信号发射与接收等领域。
本文将介绍微波功率放大器的设计与优化研究。
一、基础知识1. 微波功率放大器的工作原理微波功率放大器是将输入微波信号放大一定倍数后输出。
它通常由放大器芯片及其它元器件构成，如调谐电路、滤波器、功率分配器等。
微波功率放大器的工作原理是将输入的微波信号通过调谐电路条件，进入放大器芯片。
芯片内部的晶体管、场效应管等被激发，将微弱的微波信号放大，同时通过滤波电路来除去杂散信号，使放大信号更为纯净。
最后，功率分配器将输出信号分配到无线电通信网络、雷达信号发射或接收等领域使用。
2. 微波功率放大器的分类按工作频率可分为微波功率放大器、毫米波功率放大器等。
按放大器芯片类型可分为二极管放大器、场效应管放大器、HBT放大器和HEMT放大器等。
按功率级数可分为单级功率放大器和多级功率放大器。
按功率输出方式可分为共阴极、共源极和共基极。
二、微波功率放大器的设计微波功率放大器的设计是一个系统工程，涉及到诸多电子元器件和电路，需要考虑多个因素，如频率、增益、稳定性等，通常需借助模拟仿真软件进行模拟分析和优化设计。
1. 设计步骤（1）需求分析：明确需求和目标，如输入输出频率范围、增益和噪声系数等。
（2）选型：选取合适的放大器芯片、调谐电路、滤波器、功率分配器等元器件，保证整个系统互相匹配。
（3）电路设计：建立电路模型，运用基础电路理论和公式进行设计，同时需要根据实际情况进行调整。
（4）仿真分析：利用模拟仿真软件进行系统仿真分析，观察其频率响应、增益、稳定性等性能指标。
（5）优化调整：通过仿真结果优化调整电路，使性能指标达到预期水平。
2. 设计方法根据微波功率放大器的性质和设计需求，常用的设计方法有：（1）增益稳定方法：通过在电路中添加补偿电路或反馈电路达到稳定的效果。
（2）调谐法：为纠正放大电路的非线性特性和提高性能，通常需要通过选择合适的调谐电路来减少电路阻抗不匹配带来的非线性失真。
微波功率放大器的线性化技术研究
微波功率放大器的线性化技术研究微波功率放大器是无线通信系统中最为关键的设备之一。
在信号传输过程中，微波功率放大器所承担的任务是放大信号。
由于放大器在放大过程中会产生非线性失真，因此人们就需要对微波功率放大器进行线性化处理。
本文将探讨微波功率放大器的线性化技术研究。
一、微波功率放大器的非线性失真微波功率放大器的非线性失真主要表现为谐波失真和交叉调制失真。
谐波失真指的是放大器将输入信号的基波频率变得更高，也会产生原信号频率整数倍的谐波。
交叉调制失真是指输入的两路信号在放大过程中发生交叉调制，产生新的混频信号。
这些失真信号对无线通信系统的性能会产生极大的影响，因此需要对放大器进行线性化处理。
二、微波功率放大器的线性化技术1. 负反馈技术负反馈技术是一种通过引入反馈信号来改变放大器的放大特性，以降低非线性失真的方法。
具体做法是将部分输出信号引入到放大器的输入端，相当于让放大器输出信号与输入信号相减。
通过控制负反馈的程度，来实现对功率放大器的线性化处理。
2. 前向修正技术前向修正技术是在放大器的输入端引入与非线性组件相同的非线性元件，用其产生的反向信号进行修正。
该方法主要是通过在输入信号中加入一定量的反向信号来抵消放大器内部产生的非线性失真。
3. 预失真技术预失真技术是通过在输入端对信号进行预处理，以达到合理的输入幅度和相位来避免微波功率放大器的非线性失真。
与前向修正技术类似，预失真技术也是在输入端对信号进行处理，不同之处在于，预失真技术是将预加工电路中的信号与微波功率放大器的输出信号相减来抵消非线性失真。
三、微波功率放大器线性化技术的研究方向目前，微波功率放大器的线性化技术已经得到了广泛应用，并且取得了一定的进展。
但是，人们对微波功率放大器线性化技术的研究仍然在不断的深入中。
目前，微波功率放大器线性化技术的研究主要是针对以下几个方向：1. 高阶非线性失真的抑制。
在多载波通信系统中，非线性失真的级数往往较高，研究高阶非线性失真的抑制，对于提高微波功率放大器的性能至关重要。
微波功率放大器设计及其应用研究
微波功率放大器设计及其应用研究随着无线通信技术的不断发展，微波功率放大器（Microwave Power Amplifier）的应用越来越广泛。
作为微波通信系统最关键的组成部分之一，功率放大器的优异性能直接影响到整个系统的稳定性、传输速率和覆盖范围。
因此，设计、研究和应用微波功率放大器成为了当前领域内研究的热点之一。
一、微波功率放大器的基本原理微波功率放大器利用原始输入信号通过非线性放大器放大之后输出到负载上，使得输出信号达到预设目标功率的一种设备。
放大器的放大过程是通过非线性元件将交变信号转化成直流变化的形式，并将直流变化的信号再经过交流耦合网络变成微波信号，最后形成一个输出信号，其形式为输入信号的非线性放大。
因此，微波功率放大器的基本原理就是将小信号非线性地放大到大信号。
二、微波功率放大器的分类与特点根据微波功率放大器的工作原理和结构特点，可以将功率放大器分为线性功率放大器和非线性功率放大器两种类型。
线性功率放大器其输出功率与输入功率成正比，适用于对信号保真度要求较高、输入信号功率较小的场合；非线性功率放大器则不遵循线性关系，也就是说输入功率增加时输出功率不能成正比增加。
微波功率放大器的特点主要有以下几点：1. 带宽广、工作频率高，能够在GHz级别的频段内正常工作；2. 输出功率高，通常在瓦级别；3. 放大器的噪声系数低，信噪比高；4. 体积小、重量轻、可靠性高、耐高温等特点，便于制作和装配。
三、微波功率放大器的设计流程微波功率放大器的设计过程主要是从电路元件的选择、电路拓扑结构的确定、电路参数的计算、电路仿真、制作与测试等环节展开的。
设计过程中需要注意以下几点：1. 信号源的选取：在放大器设计的过程中，输入信号源的功率级别、频率、阻抗匹配都是非常重要的。
2. 放大器拓扑结构的选择：根据电路特点和参数要求，选择最合适的放大器拓扑结构。
3. 输能器设计：输能器是微波功率放大器的关键组成部分，它直接影响到功率放大器的性能。
微波功率放大器的特性及其线性化技术研究
微波功率放大器的特性及其线性化技术研究随着通信技术的不断发展，微波功率放大器得到了广泛的应用。
微波功率放大器是微波系统中的关键元件之一，其主要作用是将微弱的微波信号放大成需要的输出功率。
随着放大器工作频率的不断提高，如何提高放大器的输出功率并保持其线性度成为了研究的重要方向。
一、微波功率放大器的特性微波功率放大器的性能指标主要包括增益、输出功率、噪声系数、频带等，其中输出功率是刻画微波功率放大器性能的关键指标。
微波功率放大器的增益和输出功率通常可以通过采用多级放大的方式来获得。
但是，多级放大器的缺点是易受温度和噪声等干扰，同时会引起非线性失真，影响输出信号的质量。
因此，需要研究一些新的放大器结构和线性化技术来解决这些问题。
二、微波功率放大器的线性化技术微波功率放大器的非线性失真主要有交调失真和截止失真两种形式。
交调失真是由于不同频率的信号之间相互作用导致的，而截止失真则是由于局部饱和引起的。
为了降低非线性失真，研究人员采用了很多线性化技术，包括前级微波信号处理、自适应算法和数字前向矫正等。
下面分别介绍一下这些线性化技术的原理和应用。
1. 前级微波信号处理前级微波信号处理是通过在微波输入信号前引入相应的非线性元件来改变输入信号的频谱，从而提高输出信号的线性度。
前级微波信号处理可以通过锁相放大器、限幅器和衰减器等非线性元件来实现。
2. 自适应算法自适应算法是一种比较流行的线性化技术，它可以通过自适应的方式来提高放大器的线性度。
自适应算法是通过将一组预定义的信号注入到放大器中，然后对输出信号进行分析和比较，根据比较结果对输入信号进行调整，从而达到优化放大器的目的。
自适应算法的主要优点是可以实现实时的非线性失真补偿，但是需要较高的运算速度和高质量的参考信号，同时还需要对算法进行实时优化。
3. 数字前向矫正数字前向矫正在最近几年内得到了广泛的应用，其主要是通过在放大器输入端添加矫正信号来补偿非线性失真。
数字前向矫正可以通过数字信号处理器和运算放大器等组成，在输入信号经过前向矫正后，可以得到相应的线性度和输出功率。
《微波功率放大器》分析
0.12(P2oUm omVCC 2 RL
U
2 om
2RL
)
5. 选管原则
PCM > 0.2 Pom
U om RL
(VCC
VU14om +) VCC
+
令 dPC1U(BRV)CCCEO> U2VomCC 0
ui
dUomICM>RVLCC /2RRLL
则：Uom
2VCC
时管耗最大，即： PC
V2
1m
模 拟电子技术
第 五 章 功率放大电路
掌握内容：功率放大电路的计算 理解内容：甲乙类互补对称功率放大电路；功率BJT 了解内容：功率放大电路的一般问题 重 点：低频功放的效率、最大输出功率的计算、互补
对称功放 难 点：甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理分析 本章学时：6
模 拟电子技术
第 五章 功率放大电路
当 ui < 0 时：
V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
模 拟 电 子 技 术 第 八 章 功率放大电路
OCL 电路和 OTL 电路的比较
电源
OCL 双电源
OTL 单电源
信号 频率响应 电路结构
交、直流 好
引脚图
模 拟电子技术
2. 内部电路
电压串 联负反
馈
1. 8 开路时， Au = 20
(负反馈最强)
1. 8 交流短路 Au = 200
(负反馈最弱)
模 拟电子技术
V1、V6 ： 射级跟随器，高 Ri
V2、V4： 双端输入单端输出差分电路
微波功率放大器的设计与测试技术
微波功率放大器的设计与测试技术微波功率放大器是一种电子器件，能将微弱的电信号放大到足以驱动其他设备的水平。
该器件被广泛应用于通信、雷达、卫星通讯、医疗设备等领域。
在此，我们将介绍微波功率放大器的设计和测试技术，以便更深入地了解这种器件。
1. 微波功率放大器的设计微波功率放大器的设计涉及到多个方面，包括选择适当的器件和匹配电路、优化功率增益、减小失真和噪声等。
在选择器件方面，常用的有晶体管、HBT、HEMT等。
根据不同用途和要求，选择不同的器件能提高功率放大器的效率和可靠性。
匹配电路是功率放大器设计中非常关键的一步，能够使放大器更好地匹配输入和输出信号，提高效率和稳定性。
常见的匹配电路包括L型匹配、Pi型匹配、T型匹配等，其中以Pi型匹配为主流，适用于大多数微波功率放大器。
优化功率增益是另一个重要的设计参数，功率增益越大，放大器的效率就越高，但同时也会加剧失真和噪声。
因此需要在功率增益和失真/噪声之间进行权衡，以获得最佳设计结果。
2. 微波功率放大器的测试微波功率放大器设计完成后，需要进行测试以确保它的性能能够满足预期要求。
一般而言，微波功率放大器的测试包括功率测试、增益测试、噪声测试、失真测试等。
其中功率测试主要是为了测定功率输出是否稳定和是否符合设计要求；增益测试则是为了测定功率放大器的放大性能，包括增益、带宽等参数；噪声和失真测试则是为了测定放大器的噪声和失真，以确保输出信号的质量。
除了这些基本测试外，还可以进行其他测试，如稳定性测试、热稳定性测试、射频特性测试等，以进一步验证微波功率放大器的性能。
在进行微波功率放大器测试时，需要使用一些专业的仪器和设备，如网络分析仪、频谱分析仪、信号源、功率计等。
3. 微波功率放大器的应用微波功率放大器是一款广泛应用于通信、雷达、卫星通讯、医疗设备等领域的电子器件。
在通信领域，微波功率放大器常用于手机、无线基站、卫星通讯等设备中，能够帮助信号传输更远、更清晰；在雷达领域，微波功率放大器则常用于导航、探测等设备中，能够提供更精确的数据信息。
新型微波功率放大器的设计与制造
新型微波功率放大器的设计与制造近年来随着无线通信技术的飞速发展，微波功率放大器也逐步成为了无线通信技术中重要的组成部分。
微波功率放大器作为信号的放大器，同时也是信号在系统中的重要传输节点，其在无线通信系统中的重要性不言自明。
然而，传统微波功率放大器的设计及制造难度较大，成本较高，效率与稳定性也存在一定的问题。
因此，研究新型微波功率放大器的设计与制造，已成为当前无线通信技术领域的研究热点之一。
一、新型微波功率放大器的种类及性能特点新型微波功率放大器种类繁多，其中主要有以下几种：1.常规微波功率放大器：由于其结构简单，制造成本低廉的特点，已广泛应用于无线通信技术领域。
但是，常规微波功率放大器的效率与线性度较低，噪声较大。
2.增益扁平化微波功率放大器：为了解决传统微波功率放大器在系统应用中出现增益失真问题，研究人员在实验中对传统微波功率放大器进行了改进，成功地提高了微波功率放大器的增益扁平度。
3.非晶合金微波功率放大器：非晶合金材料具有低比惯性和较高的电导率等特点，因此非晶合金微波功率放大器在频率带宽和线性度等方面具有优异的性能。
4.开关放大器：开关放大器的构造简单，成本低廉，且具有开关速度快、抗热能力强等优点，因此在现实应用中广泛受到青睐。
新型微波功率放大器与传统微波功率放大器相比，具有以下特点：1.高频率稳定性：新型微波功率放大器使用的电路元器件具有很好的高频性能，使其在高频率稳定性方面表现更加优异。
2.宽带特性：新型微波功率放大器具有更宽广的频带，可以满足高速数据传输的要求。
3.高功率密度：新型微波功率放大器在小型化方面较传统微波功率放大器表现更佳，能够在小型的空间内承受更高的功率。
二、新型微波功率放大器的设计1.微波功率放大器设计流程微波功率放大器的设计流程一般包括以下几步：1）需求分析：确定应用场景，明确功率、频率、线性度、噪声等设计参数。
2）电路仿真：通过计算机辅助的仿真软件对微波功率放大器进行电路仿真分析，确定合理的电路组合。
微波功率放大器设计与性能优化研究
微波功率放大器设计与性能优化研究随着科技的不断发展，微波技术的应用越来越广泛。
微波功率放大器作为微波通信系统中的重要组成部分，其设计和性能优化对于提高系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将探讨微波功率放大器设计与性能优化的相关问题。
一、微波功率放大器设计微波功率放大器设计是一个复杂且关键的工作。
设计时需要考虑多个因素，如增益、稳定性、线性度、效率等。
具体如何进行设计，下面我们来详细了解一下。
1.1 增益微波功率放大器的增益是衡量其性能的一个关键指标。
我们通常采用dB来表示增益，与之对应的是功率的倍数。
比如，如果一个放大器的增益是10dB，则代表其输出功率是输入功率的10倍。
因此，为了获得更高的增益，我们需要尽可能地减小损耗，提高反馈效率。
1.2 稳定性稳定性是微波功率放大器设计中另一个关键性能指标。
要保证放大器的稳定性，就需要防止振荡。
振荡的原因通常有两种：一是功率放大器在高频上反馈，形成谐振回路，二是外界干扰回路。
因此，我们需要采取一些措施来抑制干扰，保证放大器的稳定性。
1.3 线性度微波功率放大器的线性度是其输出信号与输入信号之间的关系。
线性度较好的功率放大器，其输出信号中只有输入信号的倍频或加倍后的削弱倍数。
如果线性度较差，则输出信号中会包含很多畸变成分，从而影响输出质量。
因此，设计功率放大器时，需要考虑线性度问题，尽可能地提高功率放大器的线性度。
1.4 效率微波功率放大器的效率是指其输出功率占输入功率的比例。
一般情况下，功率放大器的效率越高，其输出功率就越大。
同时，功率放大器的效率也与线性度密切相关，因此在设计时，需要平衡功率放大器的线性度和效率，以达到最佳的设计效果。
二、性能优化微波功率放大器设计完成后，我们需要对其性能进行优化。
以下是一些常见的性能优化技术。
2.1 阻抗匹配阻抗匹配是微波功率放大器性能优化中的一个重要环节。
阻抗失配会导致反射损耗和波导模式失真，从而影响功率放大器的性能。
单片集成射频微波功率放大器及开关的设计分析
单片集成射频微波功率放大器及开关的设计分析
射频微波功率放大器(PA)是电子电路中的关键部件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
PA的性能直接影响着整个系统的水平，因此，设计高性能微波功率放大器是无线通信系统中的一个重要问题。
一般来说，要想设计高性能微波功率放大器，必须充分考虑内部结构，包括放大器的核心技术和封装方式等。
本文将介绍一个单片集成射频微波功率放大器及开关的设计分析。
1.设计目标
1）频率范围：2.4 GHz ~ 2.5 GHz
2）最大输出功率：27 dBm
3）增益：20 dB
4）电源电压：5 V
2.电路设计
该单片集成射频微波功率放大器及开关采用双极型晶体管作为主要放大元件，并通过贴片技术实现单片集成。
其电路示意图如下：
其中，主放大器采用WLCSP封装，开关采用DFN封装。
主放大器和开关之间通过晶体管串联的方式实现。
3.仿真分析
在开始制作之前，需要进行电路的仿真分析以确保电路性能符合设计目标。
我们选择了ADS软件进行电路仿真分析。
仿真结果如下图所示：
从图中可以看出，该射频微波功率放大器及开关的S参数和功率增益符合设计要求。
4.实验结果
我们进行了实验验证该单片集成射频微波功率放大器及开关的性能。
实验结果如下：
从实验结果可以看出，该单片集成射频微波功率放大器及开关的输出功率和增益均符合设计目标。
同时，其封装形式小型化，可广泛用于无线通信领域。
总之，本文介绍的单片集成射频微波功率放大器及开关的设计分析，通过电路设计、仿真分析和实验验证，实现了设计目标，具有良好的性能和应用前景。
微波频段射频功率放大器设计方法研究
微波频段射频功率放大器设计方法研究随着无线通信的不断发展，微波技术越来越受到人们的关注。
微波是指波长在1mm至1m之间的电磁波，这种波长的电磁波具有特别的传输性能，可以在大气层内进行远距离传输，因此在军事、民用通信、雷达、卫星通讯等领域都有广泛应用。
微波功率放大器是微波通信系统中必不可少的元件，射频功率放大器也是其中的关键部件。
在微波设备中，定制的射频功率放大器可以提高通讯距离和传输速率，使信号更加稳定可靠。
本文将介绍射频功率放大器的设计方法，包括设计原理、设计流程和关键技术。
一、设计原理射频功率放大器是将低电平的射频信号转换成高电平信号，提高信号的功率输出。
射频功率放大器的主要设计指标包括增益、稳定性、线性度以及工作频率等。
为了满足这些指标，需要采取合适的设计方法。
常用的射频功率放大器设计方法有两种，即A类和B类放大器。
A类放大器适用于低功率和半功率，B类放大器适用于高功率。
A类放大器的主要特点是线性度好，但效率低；B类放大器效率高，但线性度稍差。
二、设计流程射频功率放大器的设计流程分为以下几个步骤：1. 确定工作频率：根据应用场景和信号特点选择工作频率，一般为微波频段。
2. 确定放大器的增益：根据信号要求和噪声系数选择放大器的增益，一般增益在10-30dB之间。
3. 选择放大器的器件：根据工作频率和增益选择合适的放大器器件，一般选择GaAs、GaAsP、SiGe等半导体材料。
4. 设计放大器电路：根据选择的器件设计放大器的电路，包括电容、电感、阻抗匹配等。
5. 调试测试：对设计好的放大器进行性能测试和优化调试，确保其满足信号要求。
三、关键技术射频功率放大器设计需要掌握以下关键技术：1. 射频电路设计：射频电路具有高频、高质量、微弱信号等特点，需要精确设计，包括阻抗匹配、电容、电感、损耗等。
2. 器件选型：根据工作频率和信号要求选择合适的器件，如GaAs、GaAsP、SiGe等半导体材料，以及射频开关、微波隔离器等器件。
微波大双频带宽频响功率放大器设计分析
微波大双频带宽频响功率放大器设计分析概述：微波大双频带宽频响功率放大器是一种用于放大微波信号的电路，其设计和分析对于实现高效率、高增益、宽带宽和频响的放大器至关重要。
本文将通过对微波大双频带宽频响功率放大器的设计分析来探讨其原理、特点以及关键设计参数的选择。
引言：微波大双频带宽频响功率放大器在通信和雷达系统等领域中具有重要的应用。
其设计的关键目标是在整个频带上实现高增益、低失真和高功率输出。
在进行设计之前，首先需要分析电路的特性以及设计参数的选择，以确保所设计的放大器能够满足其所需的频响和功率要求。
设计原理：微波大双频带宽频响功率放大器通常采用双级放大器的结构，每个级别都包含一个增益器和一个匹配网络。
增益器负责提供增益，而匹配网络用于匹配输入和输出阻抗以实现宽频带的频响。
在设计过程中，需要考虑以下几个关键参数：1. 增益：增益是指放大器将输入信号放大的程度。
为了实现高增益，可以使用高增益的晶体管或功率放大器，但同时需要注意保持稳定的工作条件。
2. 带宽：带宽是指放大器能够工作的频率范围。
为了实现宽带宽，可以采用宽带传输线、宽带滤波器以及适当的匹配网络。
3. 频响：频响是指放大器在整个频带上的增益特性。
为了实现宽频响，可以采用改良型电路拓扑和合适的频率补偿技术。
4. 功率输出：功率输出是指放大器能够输出的最大功率。
为了实现高功率输出，可以采用功率放大器和高效率的电源供应。
设计分析：在进行微波大双频带宽频响功率放大器的设计分析时，需要综合考虑以上关键设计参数。
以下是一些常见的设计分析技巧：1. 阻抗匹配：通过匹配网络将输入和输出阻抗与放大器的特性阻抗匹配。
要选择合适的匹配网络，可以使用Smith圆图和反射系数来分析并确定阻抗匹配的效果。
2. 频率补偿：频率补偿是指通过改变元件的参数，使得放大器在整个频带上具有稳定的增益特性。
可以采用负反馈技术、频率补偿电路或者其他补偿方法来实现频率补偿。
3. 功率放大器：为了实现高功率输出，可以选择功率放大器作为放大器的最后级。
基站选址中的通信专用微波功率放大器设计
基站选址中的通信专用微波功率放大器设计随着通信技术逐渐发展，越来越多的人开始关注基站选址中的通信专用微波功率放大器设计。
作为关键的传输设备，微波功率放大器在通信领域有着重要的作用。
在基站选址时，合理的微波功率放大器设计不仅能保障通信信号的传输质量，也能大幅降低能耗，拓宽通信市场，实现经济增长。
本文将从以下三个方面，探究基站选址中的通信专用微波功率放大器设计问题。
一、微波功率放大器的基本原理首先，我们需要了解微波功率放大器的基本原理。
微波功率放大器是一种专门用于放大微波信号的电子元器件，主要由功率管、驱动电路、电源部分、输出网络等组成。
其基本工作原理为放大输入信号，使其转化为更高功率的输出信号。
微波功率放大器可以分为线性功率放大器和非线性功率放大器两种。
线性功率放大器主要用于对信号进行加权，以提高信噪比。
非线性功率放大器则适用于对信号进行切割，将原信号分割为多个部分，并输出至不同的接收器中。
二、微波功率放大器在基站选址中的设计在基站选址中，微波功率放大器的设计需满足一系列要求。
首先，微波功率放大器需要具备良好的线性特性和噪声性能，以确保信号的传输质量。
其次，微波功率放大器的输出功率需满足通信系统的要求，并具备可调整的功率控制功能。
此外，微波功率放大器还要有较低的能耗和可靠的稳定性。
针对不同的基站选址情况，微波功率放大器的设计也需做出相应调整。
例如，在中国较为遥远的乡村和山区，基站需要支持较远的信号传输距离，此时需要选用功率较大的微波功率放大器。
而城市中心区域则需要考虑能耗问题，应优先选用功率较小的微波功率放大器。
三、微波功率放大器设计中的技术难点微波功率放大器设计中的技术难点主要包括以下几个方面：1、线性度问题。
传输的信息信号总是存在各种失真的因素，如噪声等，因此微波功率放大器需要具有很强的线性度，才能保证输出的信号不会出现失真。
通过改进功率管的参数、引入前级放大器等手段，可有效提高微波功率放大器的线性度。
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众所周知,功率放大器模块是微波通信发射机的重要组成部分,它完成对上行链路信号的放大发射功能,广泛的应用于各种地面设备和卫星转发器中.国内移动市场基本上被国外品牌所占领,移动通信系统属于器件密集型系统,没有器件的国产化,就不能算真正意义上的国产化.为提高民族信息领域的竞争力,研制自主的功率放大器模块势在必行.为了更精确设计由SiGe异质结晶体管(HBT)管芯构成的微波功率放大器,本论文提出了一种新颖的从管壳封装器件的S参数中提取出管芯S参数方法.首先,测量出管壳封装器件和管壳的S参数,把管壳和键合线均表示为由电容、电感、电阻组成的等效电路,再用微波仿真软件(Microwave Office)优化出元件数值.之后,在有管壳封装器件的S参数模型中,加上负的寄生参量的等效电路,即可得到管芯的S参数.针对LTCC基板布线附着性较差,贴装元器件等电路后续加工困难,布线容易脱落和管芯尺寸小,键合时各级之间容易短路的问题,进行LTCC基板后续贴装和管芯键合工艺实验.通过实验,探索出了合适的贴装方式(183℃焊膏贴装)和管芯键合工艺(直径18μm的金丝球焊).使元件能稳固的贴装在基板上,管芯能稳定的工作.在解决了一系列工艺难题的基础上研制出了LTCC功放模块.该功放模块采用三级放大结构,第一级采用一个管芯,第二级并联两个管芯,第三级并联四个管芯.先研制环氧基片的单层板微波功率放大器,为LTCC功率放大器研制提供参考.直流偏置网络采用无源电阻网络,通过由两个电阻组成的电阻分压器为基极提供直流电压,上偏电阻从电源串联到基极,下偏电阻从基极到地,集电极直接加电.下偏电阻要选取适中,过大会使射频信号推动集电极电流的能力过小,过小容易使放大器不稳定.最终经过调试,三级的下偏电阻分别选取为240Ω,220Ω和100Ω.第一级和第二级工作在A类状态,第三级工作在AB类状态.高频匹配网络主要采取集中参数低通形式,串联部分电感、电容参加匹配,并联部分对地电容参加匹配.用Microwave Office进行电路仿真,保证电路的基本性能.然后,依此基础进行电路装配.最后,进行电路调试,使电路达到良好的性能指标.仿真设计的结果与实际电路有差异,这是因为仿真软件是按照严格的电
仿真和实验测试结果都说明:通过预失真法对功率放大器进行线性化改进,其线性化程度明显提高,表现在其带外抑制度明显提高,对邻道的干扰明显减弱,这在多载波通信系统及将来的第三代移动通信中有非常重要的应用。
5.学位论文赵中义L波段LDMOS微波宽带功率放大器的研制2009
射频功率放大器在雷达、无线通信、导航、卫星通讯、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用,是现代无线通信的关键设备。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。第三代移动通信(3G)技术是当前国际通信领域的热点。3G技术需将复合调制的多载波信号发射出去,从而对RF/微波PA性能提出了更高的挑战,以满足带宽、输出功率、效率和输出失真度的应用要求。
电子科技大学
硕士学位论文
微波功率放大器的研究
姓名:郭栋
申请学位级别:硕士专业:电磁场与微波技术指导教师:唐宗熙
20080301
微波功率放大器的研究
路模型仿真,不能涉及电路中的一些实际情况,如接地通孔、微波接头等因素的影响.此外,电容、电感的Q值也没有考虑进去.而随着输入信号的增大,增益压缩较快,大信号下增益较低.这是因为仿真设计是按照小信号S参数进行,没有考虑到大信号下管芯的参数变化.经过分析认为是因为大信号下第二级与第三级级间匹配、第三级输出匹配不是十分良好.经过调试第二级与第三级级间匹配、第三级输出匹配,放大器最终性能良好.对于LTCC功率放大器,首先用Microwave Office仿真设计,然后参照设计结果和环氧基片的单层板微波功率放大器的研制结果,确定工作点和高频匹配网络.增益和效率比单层板微波功率放大器低,这是因为LTCC不能进行元件替换来调整匹配网络,所以依据仿真结果和环氧基片的单层板微波功率放大器研制结果进行元件的选择.而管芯之间存在一定的个体差异,并且两种功率放大器布线差异较大,而且LTCC是多层结构,环氧基片的单层板微波功率放大器的匹配网络并不是LTCC微波功率放大器的最佳匹配网络.最终研制出的LTCC微波功率放大器结果如下:3层基片,4层布线结构.长19.3mm,宽7.5mm.在典型输入功率3dBm时,900MHz频率点上增益为20.7dB,增益平坦度△G<0.5dB,输入驻波为1.6,输出驻波为1.2,输出功率P<,out>=234mW,二次谐波为32.1dBC,三次谐波为48.8dBC,功率附加效率
3.期刊论文李铭祥.张广军.葛建民.韩建国第三代移动通信高线性微波功放的设计与实现-电讯技术2004,44(4) 介绍了一种2.14GHz的高线性微波功率放大器,可用于第三代移动通信基站和其他通信系统.采用了功率回退法和前馈法,使本功率放大器的三阶交调优于51dBc.介绍了采用功率回退法的主功率放大器的设计方法和采用前馈法使功放的三阶交调改善10dBc的设计和实现.
2.学位论文李峰预失真与前馈结合研究微波功率放大器线性化技术2004
随着移动通信的快速发展,特别是CDMA和第三代移动通信系统的研究和发展,对信号的线性度要求很高,传统的微波功率放大器难以在放大射频信号的同时保持对信号较低的非线性失真.为了改善微波功率放大器的线性度,本文从理论和实验两个方面对预失真线性化技术进行了研究,并对预失真技术和前馈法改善功率放大器线性度做了比较和结合研究,主要内容包括:1.从理论上分析了微波功率放大器的非线性失真问题,讲述了非线性研究的几种常用方法,介绍了改善微波功率放大器非线性的不同方法,研究了预失真技术提高微波功放非线性的理论,给出了预失真方法的理想线性化条件,对预失真实际改善功率放大器线性性能进行了模拟分析.2.提出预失真电路设计方案,设计出了预失真电路以及整个预失真功率放大器系统需要的各个组件,对各个组件进行了分析和测试.设计出了微波功率放大器,并提出了一种不同于常规的偏置电路.3.对预失真功率放大器系统进行测试并做了结果分析,对预失真技术和前馈法改善微波功率放大器线性效果进行了比较分析.最后对预失真技术和前馈法结合提高微波功放的线性度进行了初步探讨,提出了两种预失真与前馈结合改善微波功放线性度的实施方案.
4.学位论文陈贵强微波功率放大器的线性化技术2004
本课题系中国电子科技集团公司第十研究所的一个科技预研项目,其主要任务是解决通信过程中由于功率放大器的非线性失真所引起的邻道干扰问题。本人负责该课题的方案论证及系统部件的设计、制作及测试等工作。
线性功放的研究现在己成为功放研究的一个热点,国外研究开始比较早,现在已有成熟产品问世;而国内在这方面的研究才刚刚起步,基本上处于软件仿真阶段,且大多都集中在前馈技术的研究方面,预失真法的研究更是一个空白。
作者:郭栋
学位授予单位:电子科技大学
1.学位论文韩红波LDMOS微波功率放大器研制及线性化研究2007
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1600 MHz~1630 MHz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PldB大于30 W、功率增益在1580 MHz~1650 MHz频率范围内增益保持在50 dB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。
,必然会对相邻信道产生干扰。现代通信系统多采用频谱利用率高的宽带通信传输技术和线性调制,使得在有限的带宽内容纳更多的信道。典型的线性调制技术,如QAM(QuadratureAmplitude Modulation)和QPSK,它们的包络上下波动起伏。当这些包络上下波动起伏的信号通过特性带来的失真会使工作在非线性区域附近的器件产生互调失真,会导致频谱扩散到相邻的信道,从而对其它通信信道的用户产生干扰。现代无线通信系统一般都要求邻道干扰的水平比带内低40dB-60dB。
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26 dB,验证了分析和设计的准确性。
本文从理论方面对放大器的设计进行讨论,尤其对宽带匹配网络进行了较深入的理论分析,采用理论分析与微波电路软件仿真相结合的方法,设计出一款基于LDMOS的宽带功率放大器,本课题研究的宽带功率放大器频带为1200MHz~2200MHz,输出功率8W,增益40dB。
为了设计频率在1200MHz~2200MHz范围内的大功率、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。在保证晶体管稳定性的基础上,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10W、功率增益在1200MHz~2200MHz频率范围内增益保持在40dB以上和PAE大于25%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并进行调试。