砷化镓宽带微波功率放大器研究

论文摘要

随着当代无线技术的发展,微波功率放大器已经成为无线通信系统的关键组成部分,其性能的好坏将影响整个通信系统的性能。宽带微波功率放大器在雷达和电子对抗中的应用越来越广泛,而在国内宽带功放的设计还处于起步阶段。本文重点研究X波段宽带微波功率放大器。对宽带微波功率放大器的关键技术如宽带匹配技术,功率合成技术进行了讨论分析。采用理论分析与微波电路仿真软件相结合的方法,设计出一款基于GaAs MESFET的X波段两级宽带微波功率放大器,包括宽带Lange耦合器设计,Wilkinson功分合成器设计,驱动级的设计和放大级的设计。论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,并采用实频技术方法和负载线仿真的方法设计了输入输出匹配电路,用四路功率合成来提高放大器的输出功率。采用先进的微波电路设计软件ADS对电路进行了优化和仿真,得到了大量的实验数据。设计的两级GaAs宽带微波功率放大器在8～12GHz频率范围内输出功率大于36dBm,增益大于15dB,带内波动小于2dB,驻波比小于2。在功率放大器线性化方面,广泛讨论了微波功放的几种线性化技术和非线性理论分析基础,为下一步对功率放大器进一步研究奠定了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微波功率放大器研究的目的及意义
• 1.2 微波功率放大器的研究动态
• 1.3 微波功率放大器的分类
• 1.4 本课题来源和研究意义
• 1.5 本课题主要工作和内容安排
• 第二章 微波功率放大器的基础理论
• 2.1 二端口网络S 参数
• 2.2 阻抗匹配网络设计
• 2.2.1 输入输出匹配电路
• 2.2.2 完全共轭匹配
• 2.2.3 匹配网络实现
• 2.3 微波功率放大器的技术指标
• 2.3.1 常规功率放大器技术指标
• 2.3.2 宽带功率放大器主要指标
• 2.4 微波功率放大器的稳定性
• 2.5 功率分配合成技术
• 2.6 微波功率放大器的设计要点
• 第三章 宽带功率放大器电路结构和匹配技术
• 3.1 宽带功率放大器电路结构设计
• 3.1.1 行波放大器
• 3.1.2 有耗匹配放大器
• 3.1.3 平衡式放大器
• 3.1.4 负反馈式放大器
• 3.1.5 有源匹配式放大器
• 3.1.6 宽带功率放大器电路结构选择
• 3.2 宽带匹配网络设计
• 3.2.1 博德-范诺-尤拉宽带匹配解析理论
• 3.2.2 集总参数网络综合
• 3.2.3 实频技术法
• 第四章 GaAs 宽带微波功率放大器的设计
• 4.1 宽带微波功率放大器的指标要求和设计方案
• 4.1.1 设计指标
• 4.1.2 设计方案
• 4.2 宽带耦合器的设计
• 4.3 Wilkinson 功分合成器设计
• 4.4 直流偏置电路设计
• 4.5 放大级功率放大器的设计
• 4.5.1 稳定性设计
• 4.5.2 增益恒定
• 4.5.3 匹配网络设计
• 4.6 驱动级放大器设计
• 第五章 微波功率放大器线性化研究
• 5.1 功率放大器线性化研究的意义
• 5.2 功率放大器非线性指标
• 5.2.1 1dB 压缩点输出功率
• 5.2.2 谐波失真
• 5.2.3 交调失真
• 5.3 功率放大器的非线性失真
• 5.4 功率放大器线性化技术
• 5.4.1 功率回退法
• 5.4.2 预失真法
• 5.4.3 负反馈法
• 5.4.4 前馈法
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果