射頻功率放大器與微帶電路設(shè)計.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動通信用戶數(shù)量的急劇增加以及頻譜資源的日益緊張，對目前的通信系統(tǒng)提出了更高頻譜利用率和更高數(shù)據(jù)速率的要求。功率放大器作為無線通信系統(tǒng)中的核心器件，其性能的優(yōu)劣直接影響著整個系統(tǒng)的通信質(zhì)量。目前常用的多載波調(diào)制信號的高峰均比特性要求放大器具有足夠高的線性度，而終端與基站則要求放大器有足夠高的效率。為了確保通信質(zhì)量，功率放大器正面臨著更高線性度和更高效率的挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，線性化技術(shù)和效率增強技術(shù)越來越多

2、的被用于功率放大器設(shè)計。
　　 本文首先從理論上分析了功率放大器的非線性特性，介紹了常用的非線性放大器模型；分析了目前主要的線性化技術(shù)和效率增強技術(shù)，并比較各種線性化技術(shù)和效率增強技術(shù)的優(yōu)缺點和復(fù)雜度。本文重點研究了效率增強技術(shù)之一的Doherty放大器，Doherty放大器最顯著的特點是有源負載牽引效應(yīng)，通過設(shè)置兩路放大器的不同類型的工作點，在無需采用附加電路的情況下就能實現(xiàn)不同輸入信號電平產(chǎn)生高、低電平兩種工作模式，使得Do

3、herty放大器在較大范圍的輸出功率回退時，仍然可以維持較高的效率。
　　 本文從理論上分析了Doherty的工作原理及不同工作模式的特點，總結(jié)了目前Doherty的主要發(fā)展方向。對于傳統(tǒng)Doherty放大器，由于峰值放大器偏置的原因使其在最大輸出工作狀態(tài)時，無法達到最大電流而導致兩個放大器的輸出端無法實現(xiàn)最佳負載調(diào)制，造成整體效率下降。為此本文提出了一款倒置Doherty結(jié)構(gòu)，改變了載波放大器和峰值放大器輸出功率的結(jié)合點，優(yōu)化

4、了載波放大器在低電平工作模式的效率。利用Doherty的高效率的特效，采用三級級聯(lián)的結(jié)構(gòu)設(shè)計了一款高增益、高效率的適用于無線移動基站的Doherty放大器，并采用非均勻功率分配技術(shù)，使峰值放大器獲得更多的輸入功率，在高電平模式充分發(fā)揮峰值放大器的高效率特性，使得Doherty放大器在高電平模式的效率得到提高，并提升了Doherty放大器的峰值包絡(luò)輸出能力。利用實驗比較了Doherty放大器與AB類放大器的線性度的差別，驗證了理論分析。<

5、br>　　 其次，結(jié)合當前微帶電路研究熱點之一的缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，分析了經(jīng)典啞鈴型DGS單元的特性，研究了DGS單元不同尺寸參數(shù)對頻率響應(yīng)的影響，總結(jié)了三種DGS單元的等效電路提取方法。提出了若干新型的DGS單元，利用這些單元的頻率響應(yīng)特性提取了它們的等效電路模型及元件參數(shù)，并利用這些單元設(shè)計了幾款低通濾波器和多通帶濾波器。利用DOS的帶阻特性，結(jié)合寬帶功率放大器設(shè)計了一款新穎的雙模轉(zhuǎn)換器，實驗結(jié)果驗證了設(shè)計的有效性和準確性。

6、r>　　 最后對0度饋電結(jié)構(gòu)的開口諧振環(huán)帶通濾波器提出了的兩種優(yōu)化設(shè)計方法，分別利用DGS和Spurline結(jié)合缺陷微帶結(jié)構(gòu)設(shè)計兩款具有插損低、帶外抑制很寬的無線局域網(wǎng)(WLAN)帶通濾波器。本文最后研究超寬帶(UWB)濾波器的設(shè)計，總結(jié)了當前UWB濾波器的主要實現(xiàn)形式。重點研究了微帶/共面波導(CPW)結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器設(shè)計，分析了CPW多模諧振器的諧振特性，利用混合微帶/共面波導的緊耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計了多款結(jié)構(gòu)新穎的具有5.8 GHz陷