微波功率放大器技术研究与设计

论文摘要

微波功率放大器是现代无线通信系统中发射链路的重要构件之一,在卫星通讯、雷达、电子对抗、遥感勘测、射电天文、微波通信和数字电视等领域中,微波功率放大器都具有重要的地位。因此,对微波功率放大器技术的研究具有重要意义。在微波功率放大器设计中所要解决的核心问题主要有以下三个方面:阻抗、功率和频率。在阻抗方面,本文对集总参数匹配网络和分布参数匹配网络进行了讨论,并利用Agilent公司的电路仿真软件ADS,用S参数仿真方法,设计了一个微带线宽带匹配网络。该匹配网络在2GHz~3.4GHz频率范围内实现了晶体管CGH40010的最大增益匹配,增益平坦度<±0.4dB。在功率方面,根据功率分配/合成器的理论,本文设计了一款具有高隔离度和低插入损耗的四路Wilkinson功分器和一款大功率容量的八路径向波导功率合成器。在2015MHz~2130MHz频率范围内,八路功率合成器的插入损耗≤0.4dB,承受功率>1600W。在频率方面,根据滤波器的基本理论和基本设计方法,本文以一款S波段腔体滤波器的设计为引,提出了一种快速设计同轴腔体滤波器的方法,并给出了相应的调试方法。在无线电频谱中,VHF是一个承上启下的频段,这一频段的电路同时具有集总参数和分布参数的特点,因此,VHF频段功率放大器的设计是一个难点。本文根据VHF频段电路的特点,设计了一款VHF宽带大功率放大器。在85MHz~250MHz的频率范围内,该功率放大器输出功率> 47dBm,二次谐波抑制≥34dBc,三次谐波抑制≥25dBc,三阶互调抑制≥27dBc,增益≥40.8dB,增益平坦度≤±0 .7dB。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微波功率放大器的应用与发展方向
• 1.2 功率放大器主要技术指标和分类
• 1.2.1 技术指标
• 1.2.2 功率放大器的常见类别
• 1.3 本文的主要内容和章节安排
• 第二章 微波功率放大器技术理论基础
• 2.1 微波晶体管基础知识
• 2.1.1 双极型晶体管
• 2.1.2 场效应管
• 2.1.2.1 结型场效应管（JFET）
• 2.1.2.2 金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）
• 2.1.2.3 温度变化对MOSFET 的影响
• 2.1.3 新型功率晶体管
• 2.2 功率放大器的S 参数模型
• 2.3 传输线与阻抗匹配理论
• 2.3.1 常用传输线
• 2.3.1.1 微带线
• 2.3.1.2 矩形波导
• 2.3.1.3 同轴线
• 2.3.2 阻抗匹配理论
• 2.3.2.1 集总参数匹配电路
• 2.3.2.2 微带线型匹配电路
• 2.3.2.3 同轴电缆变压器
• 2.4 功率分配/合成器理论
• 2.4.1 功率分配/合成器的主要技术指标
• 2.4.2 两种实用的功率分配/合成器
• 2.4.2.1 Wilkinson 功分器
• 2.4.2.2 径向波导功率合成器
• 2.5 滤波器理论基础
• 2.5.1 滤波器的主要技术指标
• 2.5.2 滤波器的分类
• 2.5.3 滤波器的设计方法
• 2.5.4 K/J 变换器
• 2.6 放大器线性化技术
• 2.6.1 功率回退法
• 2.6.2 负反馈法
• 2.6.3 前馈法
• 2.6.4 预失真法
• 第三章 微波功率放大器技术
• 3.1 微波功率放大器技术综述
• 3.1.1 微波功率放大器阻抗匹配技术
• 3.1.2 微波功率放大器功率合成技术
• 3.1.3 微波功率放大器滤波技术
• 3.2 基于晶体管CGH40010 的宽带匹配电路设计
• 3.2.1 课题来源
• 3.2.2 功放管（CGH40010）简介
• 3.2.3 匹配电路方案制定
• 3.2.4 电路仿真
• 3.2.5 设计结果
• 3.2.6 经验总结
• 3.3 四路0°功分器设计
• 3.3.1 指标要求
• 3.3.2 方案制定
• 3.3.3 电路仿真
• 3.3.4 仿真结果
• 3.4 八路功率合成器设计
• 3.4.1 指标要求
• 3.4.2 方案制定
• 3.4.3 仿真设计
• 3.4.4 仿真结果
• 3.4.5 结构设计
• 3.4.6 测试方法与测试结果
• 3.5 S 波段腔体滤波器设计
• 3.5.1 技术指标
• 3.5.2 方案制定
• 3.5.3 谐振腔设计
• 3.5.4 腔体之间的耦合设计
• 3.5.5 腔体与接头的耦合设计
• 3.5.6 整体优化设计
• 3.5.7 一种快速设计同轴腔体滤波器的方法
• 第四章 VHF 宽带大功率放大器设计
• 4.1 主要技术指标要求
• 4.2 指标分析与方案制定
• 4.3 匹配网络设计
• 4.4 偏置电路设计
• 4.5 控制电路设计
• 4.6 调试
• 4.7 测试与测试结果
• 4.7.1 测试方法
• 4.7.2 测试结果
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果