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应用于高清图像传输的UHF功率放大器设计

作　者: 邱亮
导　师: 李文钧
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 高效率三阶交调点监控电路功率器件
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

射频功率放大系统是经过改良电路突出功率放大器智能控制的模块电路,具有高输出功率和高效率的双重特点。现在意义上的射频功放系统在满足通信系统线性度要求的同时,根据基带信号的可变包络实时调节功率器件的偏置状态,主动感知功放管的运行状态,并作出相应调节动作,在许多微波射频功放电路系统中,已经取代了单一功放管电路。基于瞬时可变偏置调控的功夫放大器具有输出效率高、线性度优良、较低电磁干扰辐射和热辐射等优点,并且其包络检测电路与数控偏置电路相兼容。因此它将成为智能控制电路与射频功放电路相结合,利用数字电路的高精度调控和射频电路的高功率输出的特点,被通信设备厂商广泛采纳,,是未来市场极具潜力的射频功率放大解决方案。本文首先介绍了射频功率放大器的分类及应用,概述了功率放大器器件的研究进展,然后详细分析了高效率功率放大器的基本结构、主要监控网络(转移特性、电流电压检测、输出功率监测)。根据晶体管放大理论研究了线性度和效率的关系,为功放模块的高效率提供理论依据；分析了功率监测、电流和电压采样电路原理和包络检测原理,估算功率放大器在满足通信基带信号前提下的动态偏置电路的设计,提出了多级级联放大器的设计方案；采用射频电路系统仿真工具ADS对初步设计的器件参数进行直流仿真和射频放大电路仿真。详细的研究了功率放大器1dB压缩点、三阶交调点、线性度、工作效率之间的关系,探索提高射频功率放大器效率的方法；对影响其线性度因素进行研究,自校准功放输出系统的方法。然后研究了射频功率放大电路系统的设计流程,根据整个通信系统的要求,最后绘制出多级放大器版图,所设计的功放系统满足了设计指标要求,成功应用于03国家重大专项——新一代宽带移动通信网项目中基站及背负式通信设备中,取代了以前的单一功放模块。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-12
  1.1 射频功放的研究进展  9-10
  1.2 射频功率放大器的分类  10
  1.3 射频功放的设计难点  10-11
  1.4 本文章节安排  11-12
第二章功率放大系统设计基本理论  12-21
  2.1 射频功放的技术特点  12
  2.2 射频功率放大器的放大原理  12-13
  2.3 功放的技术指标  13-15
    2.3.0 最大输出功率  13-14
    2.3.1 功率增益  14
    2.3.2 增益平坦度  14
    2.3.3 噪声系数  14
    2.3.4 工作效率  14
    2.3.5 交调失真  14-15
    2.3.6 输入输出驻波比(VSWR)  15
    2.3.7 工作电压/电流  15
  2.4 射频功放的线性指标及测量方法  15-21
    2.4.1 1dB压缩点(P1dB——1dB compression point)及测量方法  15-17
    2.4.2 三阶交调截取点(IP3——3~(rd)Intercept Poind)及测量方法  17-19
    2.4.3 三阶互调(IM3——3~(rd) modulation)及测试方法  19-21
第三章 UHF功放总体设计  21-25
  3.1 功率放大器的大信号模型  21-23
    3.1.1 几种功率放大器大信号模型的举例  21-23
  3.2 功率放大器的非线性分析  23-25
第四章 UHF功放设计方法  25-32
  4.1 smith chart进行功率放大器稳定性设计  25-26
  4.2 功率放大器的匹配网络设计方法  26-32
    4.2.1 匹配网络的基本要求  26
    4.2.2 功率放大器的几种匹配网络  26-32
第五章 UHF功率放大系统仿真与测试结果分析  32-62
  5.1 项目方案及技术指标  32-35
    5.1.1 项目方案  32-34
    5.1.2 功放技术指标  34-35
  5.2 功放模块结构组成  35-59
    5.2.1 数控偏置调节器  35
    5.2.2 电源管理电路  35-36
    5.2.3 开关电路  36
    5.2.4 收发切换开关  36-37
    5.2.5 低噪放控制开关  37-38
    5.2.6 功放设计中的检测及保护电路  38-41
    5.2.7 数控电调衰减部分  41-42
    5.2.8 多级功率放大器  42-58
    5.2.9 控制网络设计  58-59
  5.3 调试  59-60
  5.4 测试结果  60-62
第六章总结  62-63
  6.1 总结  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
附录  66

应用于高清图像传输的UHF功率放大器设计

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