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微波功率放大器技术研究与设计

作　者: 罗祥云
导　师: 徐军
学　校: 电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 微波功率放大器阻抗匹配功率分配/合成器腔体滤波器 VHF
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

微波功率放大器是现代无线通信系统中发射链路的重要构件之一,在卫星通讯、雷达、电子对抗、遥感勘测、射电天文、微波通信和数字电视等领域中,微波功率放大器都具有重要的地位。因此,对微波功率放大器技术的研究具有重要意义。在微波功率放大器设计中所要解决的核心问题主要有以下三个方面:阻抗、功率和频率。在阻抗方面,本文对集总参数匹配网络和分布参数匹配网络进行了讨论,并利用Agilent公司的电路仿真软件ADS,用S参数仿真方法,设计了一个微带线宽带匹配网络。该匹配网络在2GHz~3.4GHz频率范围内实现了晶体管CGH40010的最大增益匹配,增益平坦度<±0.4dB。在功率方面,根据功率分配/合成器的理论,本文设计了一款具有高隔离度和低插入损耗的四路Wilkinson功分器和一款大功率容量的八路径向波导功率合成器。在2015MHz~2130MHz频率范围内,八路功率合成器的插入损耗≤0.4dB,承受功率>1600W。在频率方面,根据滤波器的基本理论和基本设计方法,本文以一款S波段腔体滤波器的设计为引,提出了一种快速设计同轴腔体滤波器的方法,并给出了相应的调试方法。在无线电频谱中,VHF是一个承上启下的频段,这一频段的电路同时具有集总参数和分布参数的特点,因此,VHF频段功率放大器的设计是一个难点。本文根据VHF频段电路的特点,设计了一款VHF宽带大功率放大器。在85MHz~250MHz的频率范围内,该功率放大器输出功率> 47dBm,二次谐波抑制≥34dBc,三次谐波抑制≥25dBc,三阶互调抑制≥27dBc,增益≥40.8dB,增益平坦度≤±0 .7dB。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 微波功率放大器的应用与发展方向  10-11
  1.2 功率放大器主要技术指标和分类  11-13
    1.2.1 技术指标  11-12
    1.2.2 功率放大器的常见类别  12-13
  1.3 本文的主要内容和章节安排  13-15
第二章微波功率放大器技术理论基础  15-39
  2.1 微波晶体管基础知识  15-20
    2.1.1 双极型晶体管  15
    2.1.2 场效应管  15-19
      2.1.2.1 结型场效应管（JFET）  16
      2.1.2.2 金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）  16-18
      2.1.2.3 温度变化对MOSFET 的影响  18-19
    2.1.3 新型功率晶体管  19-20
  2.2 功率放大器的S 参数模型  20-21
  2.3 传输线与阻抗匹配理论  21-29
    2.3.1 常用传输线  21-25
      2.3.1.1 微带线  21-22
      2.3.1.2 矩形波导  22-23
      2.3.1.3 同轴线  23-25
    2.3.2 阻抗匹配理论  25-29
      2.3.2.1 集总参数匹配电路  25
      2.3.2.2 微带线型匹配电路  25-27
      2.3.2.3 同轴电缆变压器  27-29
  2.4 功率分配/合成器理论  29-32
    2.4.1 功率分配/合成器的主要技术指标  29-30
    2.4.2 两种实用的功率分配/合成器  30-32
      2.4.2.1 Wilkinson 功分器  30-31
      2.4.2.2 径向波导功率合成器  31-32
  2.5 滤波器理论基础  32-35
    2.5.1 滤波器的主要技术指标  32-33
    2.5.2 滤波器的分类  33
    2.5.3 滤波器的设计方法  33-34
    2.5.4 K/J 变换器  34-35
  2.6 放大器线性化技术  35-39
    2.6.1 功率回退法  35-36
    2.6.2 负反馈法  36
    2.6.3 前馈法  36-38
    2.6.4 预失真法  38-39
第三章微波功率放大器技术  39-66
  3.1 微波功率放大器技术综述  39-41
    3.1.1 微波功率放大器阻抗匹配技术  39-40
    3.1.2 微波功率放大器功率合成技术  40
    3.1.3 微波功率放大器滤波技术  40-41
  3.2 基于晶体管CGH40010 的宽带匹配电路设计  41-49
    3.2.1 课题来源  41
    3.2.2 功放管（CGH40010）简介  41-42
    3.2.3 匹配电路方案制定  42-43
    3.2.4 电路仿真  43-47
    3.2.5 设计结果  47-48
    3.2.6 经验总结  48-49
  3.3 四路0°功分器设计  49-53
    3.3.1 指标要求  49
    3.3.2 方案制定  49
    3.3.3 电路仿真  49-52
    3.3.4 仿真结果  52-53
  3.4 八路功率合成器设计  53-59
    3.4.1 指标要求  53
    3.4.2 方案制定  53
    3.4.3 仿真设计  53-54
    3.4.4 仿真结果  54-56
    3.4.5 结构设计  56-57
    3.4.6 测试方法与测试结果  57-59
  3.5 S 波段腔体滤波器设计  59-66
    3.5.1 技术指标  59
    3.5.2 方案制定  59-61
    3.5.3 谐振腔设计  61
    3.5.4 腔体之间的耦合设计  61-62
    3.5.5 腔体与接头的耦合设计  62-63
    3.5.6 整体优化设计  63-64
    3.5.7 一种快速设计同轴腔体滤波器的方法  64-66
第四章 VHF 宽带大功率放大器设计  66-80
  4.1 主要技术指标要求  66
  4.2 指标分析与方案制定  66-68
  4.3 匹配网络设计  68-70
  4.4 偏置电路设计  70-72
  4.5 控制电路设计  72-74
  4.6 调试  74-75
  4.7 测试与测试结果  75-80
    4.7.1 测试方法  75-78
    4.7.2 测试结果  78-80
第五章结束语  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-84
攻硕期间取得的研究成果  84-85

微波功率放大器技术研究与设计

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