ADS的L波段功率放大器设计(2)

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3.3.1 晶体管模型 ... 16

3.3.2 直流扫描 .. 17

3.4 偏置电路设计及稳定性...18

3.5 阻抗牵引技术及匹配电路设计 ....18

3.5.1 负载牵引与源牵引 . 19

3.5.2 输出匹配 .. 20

3.5.3 输入匹配 . 21

3.6 整体电路参数仿真 .. 23

3.6.1 谐波平衡仿真 24

3.6.2 双音交调仿真.. 25

3.7 本章小结... 26

总结. 27

致谢 ... 28

参考文献...29

1 绪论

1.1 研究背景和意义

人类社会进入信息化时代，无线通信技术飞速发展，已经深入到当今社会生活的各个方面，从无线局域网，手机，蓝牙等，到宇宙探测，成为社会生活发展的必不可少的一部分。无线通讯设备由最初体积庞大，功能单一的状况，发展到如今可以塞进口袋随身携带，在微小的空间可以集成各类强大的功能。射频与微波技术为这种变化提供了技术上的支持。应用需求的不断增长又加速着射频微波领域不断的更新换代。因为如此快速的发展，射频微波领域的研究已经进入了非常白热化的阶段。几乎所有的射频与微波系统，信号的放大都少不了。由于射频与微波功率放大器的功耗和非线性，它对系统性能的好坏有着非常重要的地位。因为他在射频微波系统中的重要位置，研究功率放大器也是射频微波领域十分重要的方面。因为成熟的研究，功率放大器在各个方面有着非常重要且全面的应用[1-3]。与此同时，射频功率放大器的如何线性化和增强效率就成为了研究方向的热点。双

1.2 射频功率放大器的发展现状

晶体管是射频功率放大器的核心，它是一种非线性三端口有源半导体器件，它的放大完全通过集电极(BJT)或漏极(FET)电源的直流功率转换。晶体管具体体现在小的信号控制随他变化的大信号，信号功率通过这种方式由直流电源转化而来。功率放大器的理论十分完善，他面临的问题更多是工程的问题。所以，晶体管性能的提升对于射频功率放大器性能的提升十分重要，包含半导体技术的发展和放大器本身电路形式的改进两方面内容。自己成功继续看温由晶体管半导体材料的差别，可以大体将分为三个不同的发展阶段。以硅(Si)和锗(Ge)等元素半导体为主是第一代。第二代以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锗硅(SiGe)等化合物半导体为代表，和第一代半导体材料比较，他的禁带更宽、电子迁移率更高，器件的抗电磁辐射能力更强。因为他工作温度范围更宽，所以适合应用在恶劣环境下。以氮化镓(GAN)、碳化硅(SiC)等宽禁带材料为代表的第三代，他们是目前最好的半导体材料，击穿场强高，并且电子迁移率也高，在制作大功率微波器件上一般使用这种半导体材料[4]。浪费方

除此以外射频功率放大器本身的研究也有许多问题和困难。射频本身的功率消耗，以及他通过放大将直流功率转化为交流功率消耗了很多功率，因此如何提升射频功率放大器的效能研究课题的重点。在效率方面，设备越来越小，发射端和接收端对效率的要求也不断提高。移动设备的电池寿命来的延长和能耗的节约也是当前的研究重点。欧式但还

目前恒包络调制方式远远不能满足现有的通讯发展需要。为了在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，增加频谱利用率，同时提供更高的数据传输率，新的调制通讯技术不断被研发，比如多载波和正交频分址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM)技术。他们目前在无线通信系统被广泛应用。他们使用的信号通常是非恒定包络的调制信号，因此输出信号包络的峰均比(Peak to Average Ratio， PAR)很高。那就需要放大器动态范围很大，这就意着线性度要求很高。功率回退的方法可以获得较好的线性度，但效率会降低。所以预失真技术[5, 6]、前馈和负反馈技术等等被研发出来提高线性度。所以线性度和效率两方面如何平衡，是研究领域棘手的问题。