L/S波段可重构双波段射频功率放大器设计

作     者：徐家富 

作者单位：辽宁工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李国金;南敬昌

授予年度：2022年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 

主      题：功率放大器 可重构 PIN开关 GaN HEMT晶体管 匹配网络 

摘      要：随着近年来科技以及无线通信系统的发展速度的大幅度提升,对系统的集成度、智能化程度和小型化的需求越来越高。功率放大器是发射机的重要部分,同样的也是整个系统中至关重要的一部分。而可重构功率放大器使用可重构器件来控制完成阻抗转换的匹配网络,使电路可以实现不同结构、不同频率间的重构,是无线通信系统实现小型化和智能化的核心所在,故而多模多频段的可重构功率放大器对未来无线通信系统的发展尤为关键。本文首先设计了一款工作在S波段的单波段高效射频功率放大器,对功率放大器常用的几种匹配方法进行分析比较,然后选择了匹配准确且灵活性较强的混合参数匹配网络。设计所使用的晶体管为CGH40010F,在设计时加入了串联谐振网络,用来滤除所有的谐波成分,使得流过该网络的电流为正弦信号。最终设计的测试结果为:在2.1GHz的频段上,最大输出功率达到了39.5d Bm,功率附加效率最大值为70.8%,同时有12.5d B的小信号增益,指标基本满足要求,证实了设计的合理性。然后结合S波段高效射频功率放大器的混合参数匹配网络设计方法,设计了一款L/S波段可重构双波段射频功率放大器。从可重构器件的角度出发,设计了微带线结构的PIN开关,可以实现对功率放大器匹配结构重构的目的,基于此设计了一款可实现在L、S两个不同波段之间进行重构的输出匹配网络。为了减少可重构模块带来的尺寸、损耗、成本等问题的影响,输入匹配选用了宽带网络,顺应了小型化、集成化、智能化的发展趋势。对上述的可重构双波段功放进行实物的制作以及测试,测试结果显示在1.75GHz和2.6GHz时,功放的小信号增益分别是12.7d B和11.7d B,最大输出功率不低于39d Bm,功率附加效率都大于43%。测试的结果基本满足预期设想的指标,验证了设计的合理性,同时具有灵活性高,开关数量少以及小型化、集成化的特点。该论文有图60幅,表12个,参考文献76篇。