射频功放行为模型及电路仿真技术研究

论文摘要

随着无线通信系统的迅速发展,为使射频微波领域产品设计具有更短的周期和更高的精度,对射频微波电路CAD关键技术提出了更高的要求。但目前许多射频电路仿真软件都存在着模型和仿真引擎算法精度不高的问题,尤其在通信系统最关键器件-功率放大器的系统级仿真中,其行为模型精度更是影响仿真结果的重要因素。所以,为使射频电路的仿真系统能够更精确地模拟出真实系统,研究功放行为模型和电路仿真技术有着重要意义。本文是在上述背景下,基于国家自然科学基金“宽带射频功率放大器非线性及行为模型的研究”和辽宁省博士科研启动基金“射频微波电路CAD仿真技术与射频读卡器的研究”,对射频功率放大器行为模型和射频电路仿真技术展开的一些研究工作。由于神经网络具有很强的学习功能,能够模拟复杂的非线性函数关系,本文在对各种常见功放行为模型分析比较的基础上,提出了一种应用神经网络建立功放行为模型的方法,用MATLAB验证并比较了模型的性能,结果表明基于RBF神经网络的功放模型相对于其他模型具有更高的精度和更好的模型性能。同时在研究以往射频线性和非线性电路分析方法的基础上,改进了S矩阵法和谐波平衡法,并验证了改进方法的有效性。这对射频微波电路CAD仿真技术的发展有着重要的参考价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及研究目的意义
• 1.2 功率放大器模型的研究现状及进展
• 1.3 射频电路仿真技术的发展
• 1.4 论文的主要工作和内容安排
• 2. 功放非线性特性及记忆效应
• 2.1 非线性特性
• 2.1.1 非线性产生原理
• 2.1.2 非线性失真
• 2.1.3 非线性参数
• 2.2 非线性特性仿真
• 2.2.1 直流特性仿真
• 2.2.2 功率增益及效率仿真
• 2.2.3 非线性失真特性曲线
• 2.3 功率放大器的记忆效应
• 2.3.1 记忆效应产生的原因
• 2.3.2 记忆效应的表现
• 2.4 本章小结
• 3. 基于Volterra 级数的功放行为模型
• 3.1 无记忆行为模型
• 3.1.1 无记忆模型理论基础
• 3.1.2 Saleh 函数多项式模型
• 3.1.3 Taylor 多项式模型
• 3.2 线性记忆效应行为模型
• 3.2.1 Hammerstein 模型
• 3.2.2 Wiener 模型
• 3.3 非线性记忆效应行为模型
• 3.3.1 Wiener-Hammerstein 模型
• 3.3.2 Volterra 模型
• 3.3.3 并联Hammerstein（PH）模型
• 3.4 本章小结
• 4. 基于神经网络的行为模型
• 4.1 神经网络理论基础
• 4.2 神经网络训练算法
• 4.2.1 BP 网络及训练算法
• 4.2.2 RBF 网络及训练算法
• 4.3 模型参数提取
• 4.4 功放行为模型的实现
• 4.4.1 基于BP 网络的模型实现
• 4.4.2 基于RBF 网络的模型实现
• 4.4.3 两种模型的比较
• 4.5 RBF 网络模型与Volterra 级数模型比较
• 4.6 本章小结
• 5. 射频电路仿真技术
• 5.1 射频电路仿真技术基础
• 5.1.1 元件的射频特性
• 5.1.2 电路仿真过程
• 5.2 射频线性电路分析方法
• 5.2.1 待定导纳节点法
• 5.2.2 S 矩阵法
• 5.3 射频非线性电路分析方法
• 5.3.1 幂级数分析法
• 5.3.2 伏特拉级数法
• 5.3.3 谐波平衡法
• 5.3.4 改进的谐波平衡法
• 5.4 仿真原型的实现
• 5.4.1 S 矩阵法的实现
• 5.4.2 谐波平衡法的实现
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 在学期间从事的科研工作
• 学位论文数据集