1. 研究目的与意义
信息时代的到来推动了无线通信技术的飞速发展,射频微波通信技术的产生和发展,对无线通信技术尤其起到了决定性的作用。而几乎所有射频微波系统中都需要对信号进行放大处理,射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier RF PA)因而占据着重要地位无论是广播通信,还是其它无线通信,发射机发射信号都要有一定的功率。特别是传送信号的距离很远,那么需要的发送功率就要很大。而要得到很大的发送功率就要用到高频功率放大器。高频功率放大器是发送设备的重要组成部分,它广泛应用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。高频功率放大器的主要是用来对高频调制波信号功率进行放大,然后由天线信号转换成电磁辐射到太空中,以实现长距离传输无线信道的信息。功率放大器依靠激励信号对放大管电流的控制,能够把集电极电源的直流功率转换成负载回路的交流功率。通信电路中,为了弥补信号在无线传输过程中的衰减和消耗,确保传输有效性就要求发射机具有较大的功率输出。输出功率根据着通信距离的远近而定,远的话,输出功率就大,近的话,输出功率可以小点。解决高频功率放大器线性度和效率问题一直是人们研究和开发高频功率放大器的首要目标,随着科技的进步,出现了很多适用于这些问题的高端技术,在改善线性度方面,常见有功率回退技术,反馈预失真技术以及负反馈技术,而在改善效率方面,通常采用Doherty功率放大器,DC-DC直流变换的功率随动法以及采用D类或E类功率放大器,这些技术各有各的优势,同时也各有各的局限性。在高频功率放大电路中,通常高效率会导致线性度等其他性能的弱化,本文利用镇流电阻的偏置性能与负反馈性能,能保证电路的热稳定性和改善性能指标,所以在高频功率放大电路中可以适当引入基极镇流电阻和发射极镇流电阻。此外电子组件芯片化之后若单靠集中定数设计电路,势必会遭遇到设计上的极限,因此必须借助计算机仿真技术,针对组件的形状,配置等物理性尺寸进行精密的分析、设计。
高频功率放大器的高效率会引发线性度指标的恶化,镇流电阻的偏置性能与负反馈性能可在提高效率的同时尽量保证线性度良好并且能保证电路的热稳定性和改善性能指标。本课题拟采用分布式镇流电阻的设计,随着输出功率的增加,通过智能逐渐开启功能提高效率,利用负反馈性能改善线性度。2. 研究内容和预期目标
主要研究内容:1.分析、总结高频功放的一般设计流程;
2.围绕镇流电阻与效率、线性度之间的关系进行计算分析;
3.利用awr设计一款带分布式的镇流电阻的高频功率放大器;
3. 研究的方法与步骤
拟采用研究方法:由于高频功率放大器的高效率会引发线性度指标的恶化,因此采用分布式镇流电阻的设计,随着输出功率的增加,通过智能逐渐开启功能提高效率,镇流电阻的偏置性能与负反馈性能可在提高效率的同时尽量保证线性度良好并且能保证电路的热稳定性和改善性能指标。通过镇流电阻的非均匀分布来进行对于非均匀温度的补偿。
4. 参考文献
[1] 杜武林,张爵胜. 高频电路原理与分析[m]. 西安:西北电讯工程学院出版社,1986.[2]杨务诚. gaas hbt mmic 功率放大器的设计[d]: [硕士学位论文]. 湖南:湖南大学,2012
[3].gao g b, unlu m s, morkoc h. et al. emitter ballasting resistor design for, and current capability of algaas/gaas power heterojunction bipolar transistors [j]. ieee transactions on electron devices. 1991, 38(2).
[4] jiang n y, ma z q, ma p x. impact of ballast resistor implementations on power performance of sige power hbts[c]. in: proceedings of the bipolar/bicmos circuits and technology metting (bctm). ieee, 2005.
5. 计划与进度安排
1. 2022.2.20-2022.2.26 图书馆查阅资料;2. 2022.2.27-2022.3.5 网上查阅资料;
3. 2022.3.6-2022.3.12 完成开题报告;
4. 2022.3.13-2022.3.19 完成外文资料的翻译
