基站功率放大器设计及预失真系统研究

论文摘要

射频功率放大器是通信系统中最重要的器件,是基站系统的核心设备。随着3G的不断推广,高效率、高功率、高线性度的基站功放设计成为了挑战。为了设计出满足性能指标的功放,本文对射频功率放大器的非线性、记忆效应、设计方法及线性化技术进行了研究,并重点设计了一款用于基站的功率放大器和两款新颖结构的双频等分功率分配器。基站功率放大器由前置级、驱动级和末级功放组成,前置级和驱动级功放采用平衡结构的小信号设计方法,末级功放采用负载牵引的大信号设计方法实现。仿真和测试结果表明,设计的基站功放完全满足高效率、高功率、高线性度的指标要求。在传统传输线和广义传输线理论基础上,利用偶模-奇模分析方法,成功设计了两款新颖的性能优良的双频等分功率分配器,并将其用于电路中实现对平衡结构功放和Doherty功放性能的简单验证,证实了改进结构对功放性能的改善。为了得到性能更佳的功放,本文对线性化技术进行了分析并给出了基带数字预失真放大系统电路框图,将设计好的基站功放用于该预失真系统中,将能很好的改善功放性能,提高基站系统通信质量,很好的为3G、4G系统的投入使用和推广提供基础的底层保障。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.2 功率放大器的研究现状及进展
• 1.3 本文的重点和主要创新
• 1.4 论文的主要工作和内容安排
• 2 射频功率放大器基本理论及非线性研究
• 2.1 射频功放基本参数
• 2.1.1 功率增益和增益平坦度
• 2.1.2 功率附加效率（PAE）
• 2.1.3 调幅调相转换（AM-PM）
• 2.2 传输线基本理论
• 2.2.1 传输线基本方程
• 2.2.2 广义传输线理论
• 2.3 功放的非线性
• 2.3.1 功放非线性产生分析
• 2.3.2 非线性指标
• 2.3.3 非线性分析方法
• 2.4 记忆效应
• 2.4.1 电记忆效应
• 2.4.2 电热记忆效应
• 2.5 本章小结
• 3 射频功率放大器电路设计
• 3.1 功放系统的设计指标
• 3.2 功放系统结构框图
• 3.3 PCB 材料的选择
• 3.4 小信号功率放大器设计基本理论
• 3.4.1 S 参数基本理论
• 3.4.2 稳定性分析
• 3.4.3 驻波比
• 3.4.4 噪声系数分析
• 3.4.5 平衡功放结构和原理
• 3.5 前置级功率放大器设计
• 3.5.1 前置级功放设计指标
• 3.5.2 器件的选择
• 3.5.3 电路仿真设计
• 3.5.4 实际电路设计与测试
• 3.6 驱动级功放设计
• 3.6.1 驱动级功放设计指标
• 3.6.2 器件的选择
• 3.6.3 电路仿真设计
• 3.6.4 实际电路设计与测试
• 3.7 末级功率放大器的设计
• 3.7.1 射频功率放大器基本设计方法
• 3.7.2 负载牵引测试系统
• 3.7.3 基站末级功放设计指标
• 3.7.4 器件的选择
• 3.7.5 静态工作点的确定
• 3.7.6 直流偏置电路的设计
• 3.7.7 功放匹配网络设计
• 3.7.8 功放整体仿真优化
• 3.7.9 实际电路设计与测试
• 3.8 本章小结
• 4 平衡结构及Doherty 射频功放仿真设计
• 4.1 平衡放大器
• 4.2 Doherty 放大器
• 4.2.1 Doherty 经典结构及其负载牵引理论分析
• 4.2.2 Doherty 放大器的三种工作状态
• 4.3 功率分配器设计
• 4.3.1 并联开路线结构等分功分器设计
• 4.3.2 改进的Wilkinson 功率分配器设计
• 4.4 平衡功放仿真设计
• 4.4.1 静态工作点的确定
• 4.4.2 偏置电路及匹配网络设计
• 4.5 Doherty 功放仿真设计
• 4.6 本章小结
• 5 功放线性化方法研究
• 5.1 功率放大器线性化技术
• 5.1.1 负反馈法
• 5.1.2 前馈法
• 5.1.3 EE& R 法
• 5.1.4 LINC 法
• 5.1.5 预失真
• 5.1.6 几种线性化技术比较
• 5.2 数字基带预失真电路设计
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集