射频功率放大器的研究与设计
华中科技大学硕士学位论文射频功率放大器的研究与设计-微波eda网
SiC材料具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,这些特性决定了它在高温、大功率、高频和抗辐照等领域的有着广泛的应用前景.因此基于4H-SiC的功率微波器件--金属半导体场效应晶体管(MESFET)越来越受到人们的重视.本文就4H-SiC MESFET的微波特性研究中的大信号模型和射频电路设计两个方面进行了研究.本文提出了两种基于4H-SiC MESFET的材料特性参数和结构参数的大信号建模方法:一是通过建立适用于4H-SiC MESFET的高频小信号物理模型数值计算获得不同偏压下的高频小信号二端口Y矩阵参数,利用4H-SiC MESFET高频小信号等效电路,得到4H-SiCMESFET的直流、电容等非线性特性,建立基于物理模型的大信号模型;二是结合经验模型和解析模型建立4H-SiCMESFET的准解析参数模型,该模型能反映器件基本物理工作机理和适合射频电路CAD软件应用,该模型验证结果表明具有一定的准确性和合理性.利用所建立的4H-SiCMESFET的准解析参数模型,设计了4H-SiC MESFET射频功率放大器.本文的工作不仅为进一步研究4H-SiC MESFET的非线性微波特性、器件设计提供了参考,更重要的为进一步完善适合CAD软件的大信号模型、设计4H-SiCMESFET高频小信号放大器和功率放大器提供了一定的理论指导和实践途径.
8.学位论文王恺基站功率放大器的仿真与分析2008
近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面。其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。 在世界范围内,无线通讯技术发展迅猛,从模拟通信到数字通信,再到3G,无论是数据传输速率还是通信质量,都有质的飞跃。无线网络朝着高速化、宽带化、泛在化发展,从话音和数据的融合到有线和无线的融合,从传送网和各种业务网的融合到最终实现三网的融合将成为未来网络发展的必然趋势。而RF功率放大器是无线通信系统的重要组成部分,它的性能将直接影响到信号质量的好坏,因此在制造工艺上的要求尤其严格。作为基站收发器中的最后一级,RF功放在基站系统,甚至在整个无线通信过程中起着举足轻重的作用。 其重要性主要体现在: 功率放大器和相关的射频器件占无线基站硬件成本的40%以上; 与其它无线通信器件相比,功率放大器是电信领域中唯一一个久经不衰的制造业,它在整个电信领域中具有独特的位置和极高的重要性; 功率放大器在所有的无线通信系统中是必不可少的关键部件,直接影响到通信质量; 整个无线通信市场对功率放大器的需求量巨大,且对产品质量的要求极高,尤其是在3G多信道、高速和宽带无线通信系统。功率放大器的效率特性,直接限制了无线基站的性能和通信质量。 目前无线通信系统中,功率放大器是最不稳定的器件之一。伴随着无线通信技术的进步,系统对功放的技术指标的要求也越来越高,例如更低的功耗、更高的效率等。 这就要求功率放大器不仅在设计上能达到理论上的指标,而且在实际的量产及测试过程中,各项性能参数能有较好的稳定性和平衡性,为此需要对射频功率放大器的工艺改进方法,最终达到较高的良品率。 本论文从射频功放的原理出发建立仿真模型,用SystemView搭建一个基本的射频功放电路,从理论角度分析前馈技术、交叉相抵技术在功放电路中的作用,从生产中得到初始测试数据,对比理论值
2.4GHz射频功率放大器的设计
毕业论文（设计）论文（设计）题目：2.4GHz射频功率放大器的设计目录中文摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)第二章理论基础 (5)2.1 二端口网络 (5)2.2 技术指标 (6)2.2.1 输出功率 (7)2.2.2 功率增益 (8)2.3 匹配网络 (9)2.3.1共轭匹配 (11)2.3.2负载牵引 (11)2.4 传输线理论简介 (12)2.5 ADS软件简介 (12)第三章电路设计 (14)3.1器件选型和功率分配 (14)3.1.1器件选型 (14)3.1.2 功率和增益分配 (14)3.2 单级放大器设计 (15)3.2.1功率级（Power stage）设计 (15)3.2.2驱动级（Driver stage）设计 (23)3.2.3 两级功率放大器系统设计 (26)第四章总结与展望 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录翻译 (33)中文摘要近年来，RFID技术的应用在全球掀起一场热潮。
2.4G技术标准由于它的广泛应用，更是成为技术和市场领域的宠儿。
RFID最重要的部分是发射机，而射频功率放大器作为发射机的核心部件，它的性能是制约整个RFID系统性能和技术水平的关键因素。
本文介绍了基于ADS用于RFID系统的2.4GHz射频功率放大器的硬件电路设计方法。
整个系统以MOSFET器件为核心功放晶体管，在2.4GHz、工作电压为3.3V 条件下，采用两级功放级联方式，前端驱动级工作于小信号状态，为后端提供高功率增益，后端功率级工作于大信号，提供高功率输出。
级联之后的效果是实现了27dB功率增益和高达近27dBm功率输出。
该系统主要应用于超高频射频识别读写器系统。
本文深入探讨了整体硬件电路的设计方案，详细阐述了电路设计的原理和方法，最后给出了具体的实现过程。
关键词：GaAs FET；RFID；ADS；2.4G无线系统；射频功率放大器AbstractIn recent years, RFID technology has led to a boom in the world. 2.4G technology standard has become a cosset of the technology and market field, just because of its wide range of applications. Transmitter is the most important part of the RFID system. As the core component of a transmitter, the performance of RFPA becomes to the key factor restricting capability and technical level of the whole RFID systemThis paper introduces a method of 2.4GHz RFPA hardware circuit designing used in RFID system based on ADS. The entire system using MOSFET component as the core power transistor contains two-stage cascade amplifiers working in 3.3V supply voltage, 2.4GHz. The driver-level works in small-signal state, providing high power gain for the back-end; power-level works in large-signal state, providing high output-power for the load. The effect after cascade is to achieve a 27dB power gain and a 27dBm output-power.We discuss the blue print of the overall hardware circuit design in this paper, expatiate the principles and methods of circuit design in detail, and finally give a concrete realization of the process.Key words: GaAs FET; RFID; ADS; 2.4G wireless system; RF Power Amplifier第一章绪论随着人类社会进入信息时代，无线通信技术有了飞速的发展，尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。
射频功率放大器线性化技术分析与设计的开题报告
射频功率放大器线性化技术分析与设计的开题报告一、选题依据随着通信技术的不断发展，射频功率放大器（PA）的应用越来越广泛。
但是，在高功率工作状态下，PA会产生失真，影响通信质量和系统性能。
因此，研究PA的线性化技术，提高其线性度和稳定性，已成为射频通信研究领域的重要课题。
二、研究目的本研究的目的是分析当前主流的PA的线性化技术，比较不同线性化技术的优缺点，并设计一种高效可靠的线性化技术，以提高PA的线性度和稳定性。
三、研究内容1. 回顾和分析现有的PA线性化技术，包括前向预测（FF）、反馈（FB）、预编码（PR）等。
2. 对比不同线性化技术的优缺点，包括线性度、功耗、复杂度、带宽等方面的比较。
3. 确定一种适用于高功率射频信号的线性化技术，并进行详细设计和实现。
4. 对比实现结果与其他线性化技术的实验结果，验证所设计的线性化技术的可行性和有效性。
四、研究方法1. 文献查阅法：主要检索国内外论文和书籍，全面了解PA线性化技术的最新研究进展和应用情况。
2. 系统模拟法：利用MATLAB等科学计算软件对线性化技术进行模拟和仿真，评估其性能和适用性。
3. 实验验证法：设计实验平台进行实验验证，测试所设计的线性化技术的性能和实现效果。
五、预期成果1. 比较分析不同PA线性化技术的优缺点，提出适用于高功率射频信号的线性化技术。
2. 设计并实现该线性化技术，验证其可行性和有效性。
3. 对比分析实验结果与其他线性化技术，进一步验证该技术的优越性和适用性。
4. 撰写并发表学术论文，为PA线性化技术的研究和应用提供参考。
六、进度安排1. 第一周：调研研究对象，明确研究目的和内容，制定研究方案和进度安排。
2. 第二周至第四周：文献查阅和综述，梳理现有研究成果和应用情况，分析比较不同线性化技术的优缺点。
3. 第五周至第七周：基于MATLAB等工具进行系统模拟和仿真，评估不同线性化技术的性能和适用性。
4. 第八周至第十周：确定适用于高功率射频信号的线性化技术，进行详细设计和实现。
射频功率放大器电路设计
本文主要对射频功率放大器电路设计进行介绍，主要介绍了射频功率放大器电路设计思路部分，以及部分设计线路图一、阻抗匹配设计大多数PA都内部集成了到50欧姆的阻抗匹配设计网络，不过也有一些高功率PA 将输出端匹配放在集成芯片外部，以减小芯片面积。
常用的匹配设计有微带线匹配设计、分立器件匹配设计网络等，在典型设计中有可能会将两者共同使用，以改善因为分立器件数值不连续带来的匹配设计不佳的问题。
PA阻抗匹配设计原理和射频中的阻抗匹配相同，都是共轭匹配设计，主要实现功率的最大传输。
常用工具可以使用Smith圆图来观察阻抗匹配设计变化，同时用ADS软件来完成仿真。
二、谐波抑制由本人微博《射频功率放大器 PA 的基本原理和信号分析》得知，谐波一般是由器件的非线性产生的倍频分量。
谐波抑制对于CE、FCC认证显得尤为重要。
由于谐波的频率较分散，所以一般采用无源滤波器来衰减谐波分量，达到抑制谐波的效果。
不仅PA，其它器件包括调制信号输出端都有可能产生谐波，为了避免PA对谐波进行放大，有必要在PA输入端即添加抑制电路。
上图所示无源滤波器常用于2.4G频段的芯片输出端位置，该滤波器为五阶低通滤波器，截止频率约为3GHz，对2倍频和3倍频的抑制分别达到45.8dB和72.8dB。
使用无源滤波器实现谐波抑制有以下优点：l 简单直接，成本有优势l 良好的性能并且易于仿真l 可以同时实现阻抗匹配设计三、系统设计优化系统设计优化主要从电源设计，匹配网络设计出发，实现PA性能的稳定改善。
3.1 电源设计功率放大器是功耗较大的器件，在快速开关的时候瞬间电流非常大，所以需要在主电源供电路径上加至少10uF的陶瓷电容，同时走线尽量宽，让电容放置走线上，充分利用电容储能效果。
PA供电电源一般有开关噪声和来自其它模块的耦合噪声，可以在PA靠近供电管脚处放置一些高频陶瓷电容。
有必要也可以加扼流电感或磁珠来抑制电源噪声。
从SE2576L的结构框图可以看出，该PA一共由三级放大组成，每一级都单独供电，前面两级作为小信号电压增大以及开关偏置电路，其工作电流较小，最后一级功率放大，其电流很大。
射频HBT功率放大器热效应研究
射频HBT功率放大器热效应研究砷化镓异质结双极型晶体管(GaAs HBT)在高频时具有功率密度大、线性度好、效率高等优点广泛应用于射频功率放大器(RF PA)的设计。
近年来,RF PA的集成度日益增强导致功率密度不断上升。
而GaAs材料导热系数小,放大器因而产生严重的热效应,致使HBT晶体管温度上升,其器件电学性能发生变化,从而恶化射频功率放大器的功率输出特性,成为制约其进一步发展的瓶颈。
迫切需要对射频HBT功率放大器的热效应机理、相关电热耦合模型以及电路设计方法展开深入研究,这对设计功率输出特性良好的射频HBT功率放大器具有重要意义。
本文从射频HBT功放电路芯片热设计思路出发,详细研究了射频功放的热传导机制、GaAs HBT晶体管温控特性及并联多管电热耦合关系等热效应问题,揭示了功放热效应的内在机理,建立了精确的分布式热电耦合模型,提出了热电性能均改善的自适应功率单元技术,并优化了放大器版图结构,完成了一款高性能射频功率放大器芯片的设计。
论文主要创新成果如下：1、建立了分布式电热耦合模型,指出功率放大器实际工作中晶体管的温度呈非均匀分布特性,且温度分布特性取决于晶体管热源(直流功耗)大小及散热环境(所处位置、指间距等)优劣,这为功放热设计提供理论参考。
2、提出了自适应功率单元技术,基于该技术,功放中的晶体管在工作过程中可随输入功率的增加逐渐打开,功放效率高,晶体管平均直流功耗减小,从而热源减小,可有效抑制晶体管温升,改善热效应。
3、提出了采用镇流电阻网络实现自适应功率单元技术,基于镇流电阻的负反馈作用,改善了放大器的非线性特性。
4、优化了自适应功放的版图结构,在不改变电气连接条件下将镇流电阻小的晶体管置于散热条件好的外侧,而镇流电阻大的晶体管置于散热条件差的内侧,并将指间距设计成由外向内逐渐减小的趋势,使晶体管温度曲线呈现均匀且低值的分布特性。
5、基于AWSC 2μm GaAs HBT工艺设计了一款2.4GHz射频功放。
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言射频功率放大器（RF Power Amplifier，简称RPA）是无线通信系统中的关键部件，广泛应用于手机、电视、卫星通信等无线通信领域。
因此，设计和仿真射频功率放大器是无线通信技术领域的重要研究内容。
本文将介绍基于ADS（Advanced Design System）的射频功率放大器设计与仿真过程，以期为相关研究提供参考。
二、设计目标与要求在设计射频功率放大器时，需要明确设计目标与要求。
首先，根据应用场景和系统需求，确定射频功率放大器的频段、输出功率、增益、效率等关键指标。
其次，考虑到射频功率放大器的工作环境，需要具备良好的稳定性和可靠性。
最后，在满足性能要求的前提下，还需考虑成本、体积等因素。
三、ADS软件介绍ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频、微波和毫米波电路的设计与仿真。
在射频功率放大器的设计与仿真过程中，ADS提供了丰富的电路元件模型、仿真算法和优化工具，可有效提高设计效率和仿真精度。
四、射频功率放大器设计与仿真1. 电路拓扑结构设计根据设计要求，选择合适的电路拓扑结构。
常见的射频功率放大器电路拓扑结构包括共源极、共栅极、推挽式等。
在ADS中，可以建立相应的电路模型，对不同拓扑结构进行仿真与比较，以确定最优的电路拓扑结构。
2. 元件参数选择与优化在确定了电路拓扑结构后，需要选择合适的元件参数。
这些参数包括晶体管、电容、电感、电阻等元件的数值。
在ADS中，可以通过仿真实验，对元件参数进行优化，以获得最佳的电路性能。
3. 仿真与分析利用ADS的仿真功能，对设计的射频功率放大器进行仿真与分析。
通过观察仿真结果，分析电路的性能指标，如增益、输出功率、效率、稳定性等。
根据仿真结果，对电路进行进一步的优化和调整。
五、实验结果与讨论在完成射频功率放大器的设计与仿真后，需要进行实验验证。
通过实际测试，对比仿真结果与实验结果，分析误差原因。
2.4GHz E类射频功率放大器的设计
图 ２为理想 Ｅ类功率放大器两端 电压 、电流 的
波形图 。
为 了使 该功率放 大器的效率达 到 １ ０ ０ ％， 该功率放大器 的瞬态响应网络应该满足 以下三 个条件： （ １ ）晶体 管导通 时，晶体管两 端的 电压
必 须 为 零 ，即 晶体 管 的瞬 态 响 应 网 络 应 在 晶体
并且趋 向于零 。当晶体管断开时，晶体管 电压
虽然 有 点 高 ，但 无 电 流 通 过 晶 体 管 ， 从 而 达 到 减 小耗 散 功 率 的 目 的 。Ｅ类 功 率 放 大 器 就 是 按
照 电压 与电流 不重叠出现而设计出来的，使得 在任 意时刻，电压与电流的乘积为零，即耗散 功 率为零 。图 ｌ 为 Ｅ类功率放大器的拓扑结构
键 词 】Ｅ类 功 放 ２ ． ４ Ｇ Ｈ ｚ 伪 差分 饱和输
， 率
提 供 直 流 偏 置 ， 电 容 ｃｌ为 外 加 电容 和 晶 体 管
电疆
Ｃ ａ ）
寄生 电容之 和 ，电感 Ｌ ２和 电容 Ｃ ２构成滤 波 谐振 网络，该 谐振 网络谐 振频率 为 ２ ． ４ Ｇ Ｈｚ 。 Ｒ。 为从晶体管获得最大 功率 的最佳匹配负载 。 Ｅ类射频功率放大器 由单个 晶体 管和负载匹配
流 才 不 会 发 生 重 叠 ，从 而 保证 其 １ ０ ０ ％ 的 效率 。 根 据 以上 三 点 ，可 以列 出微 分 方 程 。通 过 对 微 分 方 程 进 行 解 析 ，可 以得 出 Ｅ类 功 率 放 大 器 负
，
图３ ：反 相 器驱 动 级 电路 图
：
—
，
ｊ 可穿戴系统等 ，Ｅ类射频 功率 放大器的效
图。 该 拓 扑 机 构 由 Ｇｒ ｅ ｂ ｅ ｎ ｎ ｉ ｋ ｏ ｖ在 ２ ０ ０ ２年 提 出 ， 经过 ｌ ０余 年 的 发 展 ，该 放 大 器 以 其 效 率 高 ， 可 设计 性 强等 优 点而 被 广 泛 应 用 。
集成电路的射频功率放大器设计与测试
集成电路的射频功率放大器设计与测试随着移动通信技术的迅速发展，无线通信设备在人们生活和工作中的应用越来越广泛。
而射频（Radio Frequency，简称RF）功率放大器作为无线通信系统中不可或缺的关键器件之一，具有放大无线信号、提高通信距离和传输速率等主要作用。
本文将从集成电路的角度出发，探讨射频功率放大器的设计原理、常见技术、测试方法和应用前景。
一、射频功率放大器的设计原理射频功率放大器是一种用于向电子设备输入射频信号的放大器，能够输出较大的放大功率。
其通常由输入匹配网络、放大器、输出匹配网络和直流电源四部分组成。
其中，输入匹配网络用于匹配输入信号和功率放大器的输入阻抗；放大器是实现信号放大的核心部件；输出匹配网络用于匹配输出阻抗和负载（如天线、滤波器等）；直流电源用于提供放大器所需的直流电压，以维持其正常工作。
在射频功率放大器设计中，需要考虑多个因素，如放大器的线性度、稳定性、带宽等。
其中，线性度是射频功率放大器的重要性能指标之一。
在信号输入量较小的情况下，射频功率放大器的增益输出与输入信号之间呈线性增加关系。
然而，当输入信号过大时，放大器的输出增益将不再呈线性增加，而是出现非线性失真现象，导致输出信号扭曲变形，降低通信系统的可靠性和稳定性。
二、射频功率放大器的常见技术射频功率放大器的设计和应用非常广泛，同时也涌现了不少新型的技术。
以下是其中的几种常见技术：1、高效率功率放大器技术高效率功率放大器技术是一种利用半导体材料研究高效功率放大器的技术。
该技术能够有效利用电源，提供功率放大器所需的电能。
在高速数码信号传输领域，该技术已被广泛应用。
2、宽带功率放大器技术宽带功率放大器技术是一种能够应对多种频率信号的功率放大器。
在现有的通信系统中，频率范围十分广泛，因此需要一种宽带功率放大器来满足各种信号的放大需求。
3、全固态功率放大器技术随着微电子技术的不断发展，全固态功率放大器技术也逐渐成熟。
该技术能够在多个频段实现全负载、多个模拟和数字信号的放大。