射頻功率放大器設計

電子論文編號:JD1097  論文字數:20735,頁數:56,有答辯PPT，外文翻譯

目錄
第一章 緒論 1
1.1功率放大器在射頻通信系統中的重要作用 1
1.2射頻功率放大器的研究現狀[1][2][3] 1
1.3本文的內容安排 3
第二章射頻功率放大器的理論基礎 4
2.1傳輸線理論 4
2.1.1均勻微帶傳輸線[4] 4
2.1.2二端口網絡散射矩陣[5] 5
2.2.功率放大器的分類[6] 6
2.2.1 A類功率放大器 6
2.2.2B類功率放大器 7
2.2.3C類功率放大器 8
2.3功率放大器的技術指標[7] 8
2.3.1 輸出功率 8
2.3.2功率增益和增益平坦度 9
2.3.3三階交調截點IP3(IIP3 /OIP3)交調失真[5] 10
2.3.4輸入/輸出駐波比(VSWR) 13
2.3.5鄰近信道功率比(ACPR) 14
2.3.6工作頻段 14
2.3.7穩定性系數 14
2.3.8噪聲系數 15
2.3.9振幅-相位調制變換失真AM-PM 15
2.4射頻功率放大器的設計要求[10] 18
2.5 微帶線[11] 18
2.5.1 微帶線的特點 18
2.5.2 微帶線的構成及特征阻抗 19
第三章 功率放大器的電路設計與仿真 21
3.1設計目標 21
3.2器件選型和功率分配 22
3.3單級放大器設計 22
3.3.1直流偏置電路設計 22
3.3.2 穩定性仿真 24
3.3.3匹配電路設計[13] 25
3.3.4諧波平衡仿真 33
3.3.5 3dB電橋的制作及對它性能的仿真 37
第四章射頻功率放大器的PCB制板和散熱 42
4.1微波板布局布線的總體原則 42
4.1.1布局的總原則 42
4.1.2布線的基本原則 42
4.1.3接地問題 43
4.2PCB板的電磁兼容分析 43
4.3射頻功率放大器PCB版圖的制作 43
4.4射頻功率放大器的散熱和屏蔽設計 44
第五章射頻功率放大器的測試 45
5.1測試儀器 45
5.2單音測試及分析 45
5.3雙音測試及分析 47
第六章總結和展望 51
參考文獻  52

摘要
 射頻功率放大器作為發射機的核心部件，它的性能是制約整個系統性能和技術水平的關鍵因素。本文設計了應用于WCDMA和CDMA2000的在880MHz輸出功率為20W的基站射頻功率放大器。主要貢獻如下:
 1.紹了射頻功率放大器的技術指標、技術要求和一般的設計方法。
 2.利用ADS軟件設計了單級射頻功率放大器電路。采用獨特的寬帶匹配電路設計和多目標聯合優化的系統設計方法，有效地權衡了各個參量之間的特性。然后在此基礎上對平衡功率放大器進行設計。并進行了對比。
 3.利用Protel進行PCB制板設計。分析了PCB上的輻射、串擾、諧振等，并按照電磁兼容性原則設計了射頻功率放大器的版圖。此外還設計了用于散熱和屏蔽的屏蔽盒
 4.測量了射頻功率放大器的偏置電路，并提出了測量方案，包括輸出功率、單音信號、雙音信號的測量。
 

關鍵詞：平衡射頻功率放大器，電磁兼容，匹配電路，效率

ABSTRACT
 as the core component of a transmitter, RF power amplifier is the key factor to restrict the function of the whole system and technical level. Applied to WCDMA and CDMA2000 and with 880MHz and 20W output power, the base station RF power amplifier is designed. My main contributions are as follows:
 1. The technical indicators, technical requirements and general design methods of the RF power amplifier are introduced.    2. A single stage RF power amplifier circuit using ADS software is designed. Unique broadband matching circuit diagram and optimization of multi-objective co-design methodology are used to effectively balance the characteristics between various parameters. On these bases, the balanced power amplifier is devised and some comparisons are made.
 3. PCB board is designed using Protel. Analyzed the radiation, crosstalk, resonance on the PCB, the layout of the RF power amplifier is planed according to principle of electromagnetic compatibility. In addition, the shielding box for cooling and shielding is designed.
4. The bias circuit of the RF power amplifier is measured and the measurement program is proposed, including the measurement of the output power, single tone signal and dual tone signals
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Keyword：Balanced RF Power amplifier， Electromagnetic compatible(EMC)，Matched Circuit,  Efficiency