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模拟预失真射频高功率放大器的设计

作 者: 方小虎
导 师: 吴国安
学 校: 华中科技大学
专 业: 微电子与固体电子学
关键词: 功率放大器 线性化技术 模拟预失真
分类号: TN722.75
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


功率放大器能将信号放大以便于大功率发射,是无线通信系统中的核心器件之一,其线性度和效率一直是被关注的焦点。非线性失真会对无线通信系统产生诸多不良影响,如使传输的调制信号星座图发生偏移,眼图闭合导致解调困难,误码率增加;使调制带宽内的信号功率泄露到相邻信道,从而干扰邻道通讯等。虽然应用功率回退法,可以提高线性度,但会相应的降低效率。因此,需要采用更高级的线性化技术,在保证效率的同时,减小非线性失真。本文首先介绍了功放的基本设计理论和常见的非线性效应,重点介绍了放大器的记忆效应以及减小记忆效应的方法,随后介绍了几种常见的线性化技术的原理及相应的优缺点,说明了模拟预失真技术的优越性。在设计指标的基础上,本文对模拟预失真功率放大器进行了设计和仿真。给出了驱动级和主功率放大器的详细设计步骤,并对模拟预失真器各个模块进行了专门研究,详细介绍了非线性发生器、移相器、衰减器、延时器的原理,并进行了仿真验证。最后在对模拟预失真系统设计方案的基础上,制作了120W模拟预失真功率放大器,并对该系统进行了调试和测量。最终实现输出120W时,双音信号频率间隔100KHz到2.5MHz范围内,系统三阶交调均小于-40dBc;在双音频率间隔2.5MHz处,输出120W时,三阶交调(IMD3)改善10dB,功率附加效率大于30%。功率放大器的线性度和效率均得到了一定的改善,满足了设计指标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 高线性射频功率放大器的研究背景  8
  1.2 功率放大器线性化技术发展概述  8-9
  1.3 课题研究目的  9-10
  1.4 本文内容安排及主要工作成果  10-11
2 射频功率放大器的设计理论和非线性原理  11-25
  2.1 小信号放大器的基本设计理论  11-12
  2.2 共轭匹配和功率匹配  12-14
  2.3 负载牵引  14-15
  2.4 匹配电路设计  15-17
  2.5 功率放大器的非线性效应  17-23
  2.6 本章小结  23-25
3 功率放大器的线性化技术  25-30
  3.1 功率回退法(Power-retreat)  25
  3.2 反馈法(Feedback)  25-27
  3.3 前馈技术(Feed-forward)  27
  3.4 预失真技术(Predistortion)  27-29
  3.5 本章小结  29-30
4 模拟预失真功率放大器的设计和仿真  30-55
  4.1 整体方案设计  30-31
  4.2 主功放的设计和仿真  31-44
  4.3 驱动级的设计和仿真  44-47
  4.4 模拟预失真器的设计和仿真  47-54
  4.5 本章小结  54-55
5 模拟预失真功率放大器的调试与测试  55-68
  5.1 驱动级功放模块测试  55-57
  5.2 主功放测试  57-61
  5.3 预失真器的调试  61-65
  5.4 分析和总结  65-66
  5.5 本章小结  66-68
6 总结与展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间的研究成果  74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 放大技术、放大器 > 放大器 > 放大器:按作用分 > 功率放大器
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