射频功率放大器的研究与设计

论文摘要

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。与传统的行波放大器相比,射频固态功率放大器具有体积小、动态范围大、功耗低、寿命长等一系列优点;由于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,使得功率放大器的研制变得十分重要。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,同时满足系统的线性度和高效率要求。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。目前GaAs FET器件由于噪声低、效率高、线性度好等优点被广泛应用于射频功率放大器。本文讨论了GaAs FET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。本文对射频功率放大器的研制包括:驱动级放大器和末级放大器的研制。设计软件采用Agilent ADS软件进行仿真设计,在选定合适的拓扑结构后,对放大器的静态偏置点、输入输出匹配电路进行仿真,通过应用小信号S参数设计方法和非线性设计方法分别设计了驱动级和末级放大器,指出了设计过程中的一些问题。最后对该设计电路中的不足之处进行了分析总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 射频功率放大器的研究进展
• 1.2 射频功率放大器的应用与分类
• 1.3 本文的主要内容和结构安排
• 2 射频放大器电路的基本理论
• 2.1 有源器件的等效模型
• 2.2 双端口网络散射参数
• 2.3 阻抗匹配网络设计
• 2.4 晶体管放大器的增益
• 2.5 晶体管放大器的稳定性分析
• 2.6 小结
• 3 功率放大器的理论分析
• 3.1 功率放大器的性能指标分析
• 3.2 功率放大器的工作状态及其选择
• 3.3 偏置电路设计
• 3.4 匹配电路设计
• 3.5 功率放大器的设计方法
• 3.6 多级功率放大器设计
• 3.7 小结
• 4 射频功率放大器的仿真设计
• 4.1 设计目标
• 4.2 器件选取和拓扑结构确定
• 4.3 功率放大器的仿真设计
• 4.4 小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文