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射频功率放大器的非线性失真研究
作 者: 刘玉华
导 师: 刘开华
学 校: 天津大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 射频功率放大器 BJT 非线性 Volterra级数 模型
分类号: TN722.75
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
射频功率放大器是无线发射机前端的主要组成部件。随着移动通信技术的发展,对功率放大器线性度的要求也越来越高。目前常用的线性化技术均需要针对具体的功率放大器进行补偿。因此,对射频功率放大器非线性的研究意义重大。目前,对BJT功率放大器非线性的研究主要集中在非线性成因和非线性模型的建立上。其中,非线性成因主要是分析BJT功率放大器等效电路中各元件对非线性失真的影响,而对工作点与非线性失真的关系研究很少。在非线性建模方面,主要是通过测量数据获得常用模型(SGP、MEXTRAM、VBIC95等)参数,限制了模型在非线性成因研究中的应用。本文概括了Volterra级数理论的发展和它在电路分析领域的常用方法,并将Volterra级数法分析应用到BJT功率放大器非线性分析中,得到了功率放大器非线性失真与工作点的关系表达式。通过仿真验证,证明了提高工作点在改善BJT功率放大器线性度方面的可行性。在非线性模型的构造上,本文使用仿真软件实现了模型小信号电路元件参数的自动提取,建立了基于查表的SDD模型。经验证,这种模型可以用来表征功率放大器的非线性特性。由于这种非线性模型是由等效电路的元件模型组成的,这就为研究功率放大器非线性成因和各个元件对非线性失真的影响提供了一种可行的方案。本文的研究成果已经应用于TETRA数字集群电台的发射机功放电路设计中,通过优化静态工作点,线性度得到明显改善(IIP3可提高10dBm)。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-10 1.1 射频功率放大器研究背景 7-8 1.2 国内外研究现状 8-9 1.3 本文的主要内容 9-10 第二章 非线性电路理论 10-18 2.1 电路系统的分类 10-11 2.1.1 线性系统 10-11 2.1.2 非线性系统 11 2.2 非线性系统的度量 11-17 2.2.1 1dB压缩点 12-13 2.2.2 三阶互调截止点 13-16 2.2.3 AM-AM, AM-PM 16-17 2.3 记忆效应 17 2.4 非线性系统的分析方法 17-18 第三章 Volterra级数理论基础 18-31 3.1 非线性系统的时域Volterra表示 18-21 3.1.1 时域Volterra级数 18-19 3.1.2 时域Volterra核的对称性 19-20 3.1.3 Volterra级数对非线性系统的逼近 20-21 3.2 非线性系统的频域Volterra表示 21-23 3.2.1 Laplace变换的推广 21-22 3.2.2 齐次非线性系统的Laplace变换 22-23 3.3 非线性传递函数法 23-31 3.3.1 非线性传递函数法概述 23-24 3.3.2 谐波输入法 24-31 第四章 射频功率放大器非线性分析 31-47 4.1 BJT晶体管的物理模型 31-39 4.1.1 EM1 模型 31-34 4.1.2 EM2 模型 34-37 4.1.3 EM3 模型 37-38 4.1.4 GP模型 38-39 4.2 BJT功率放大器的非线性成因 39-40 4.2.1 BJT晶体管的输入非线性 39-40 4.2.2 其他非线性成因 40 4.3 BJT功率放大器IIP3 与偏置的关系 40-47 4.3.1 BJT功率放大器IIP3 的估算 40-44 4.3.2 BJT功率放大器IIP3 与偏置的关系 44-47 第五章 构建射频功率放大器的非线性模型 47-70 5.1 模型和参数提取方法的选择 47-48 5.2 软件选择 48-54 5.2.1 HSPICE简介 49-52 5.2.2 ADS简介 52-54 5.2.3 HSPICE与ADS的比较 54 5.3 参数提取 54-64 5.3.1 外部参数的提取 55-59 5.3.2 本征参数的提取 59-64 5.3.3 将提取的参数写入数据表 64 5.4 SDD模型的建立和验证 64-70 5.4.1 SDD模型的搭建 65-67 5.4.2 SDD模型的验证 67-70 第六章 射频功率放大器非线性失真的仿真验证 70-73 6.1 工作点对IIP3 影响的仿真 70-71 6.2 仿真结果讨论 71-73 第七章 总结与展望 73-76 7.1 论文总结 73-74 7.2 论文研究的意义 74 7.3 展望 74-75 7.4 结语 75-76 参考文献 76-79 发表论文和参加科研情况说明 79-80 致谢 80-81 附录A 81-86
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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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