射频功率放大器设计

论文编号:JD1097  论文字数:20735,页数:56,有答辩PPT，外文翻译

摘要
 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系统性能和技术水平的关键因素。本文设计了应用于WCDMA和CDMA2000的在880MHz输出功率为20W的基站射频功率放大器。主要贡献如下:
 1.绍了射频功率放大器的技术指标、技术要求和一般的设计方法。
 2.利用ADS软件设计了单级射频功率放大器电路。采用独特的宽带匹配电路设计和多目标联合优化的系统设计方法，有效地权衡了各个参量之间的特性。然后在此基础上对平衡功率放大器进行设计。并进行了对比。
 3.利用Protel进行PCB制板设计。分析了PCB上的辐射、串扰、谐振等，并按照电磁兼容性原则设计了射频功率放大器的版图。此外还设计了用于散热和屏蔽的屏蔽盒
 4.测量了射频功率放大器的偏置电路，并提出了测量方案，包括输出功率、单音信号、双音信号的测量。
 

关键词：平衡射频功率放大器，电磁兼容，匹配电路，效率

ABSTRACT
 as the core component of a transmitter, RF power amplifier is the key factor to restrict the function of the whole system and technical level. Applied to WCDMA and CDMA2000 and with 880MHz and 20W output power, the base station RF power amplifier is designed. My main contributions are as follows:
 1. The technical indicators, technical requirements and general design methods of the RF power amplifier are introduced.    2. A single stage RF power amplifier circuit using ADS software is designed. Unique broadband matching circuit diagram and optimization of multi-objective co-design methodology are used to effectively balance the characteristics between various parameters. On these bases, the balanced power amplifier is devised and some comparisons are made.
 3. PCB board is designed using Protel. Analyzed the radiation, crosstalk, resonance on the PCB, the layout of the RF power amplifier is planed according to principle of electromagnetic compatibility. In addition, the shielding box for cooling and shielding is designed.
4. The bias circuit of the RF power amplifier is measured and the measurement program is proposed, including the measurement of the output power, single tone signal and dual tone signals
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Keyword：Balanced RF Power amplifier， Electromagnetic compatible(EMC)，Matched Circuit,  Efficiency

目录
第一章 绪论 1
1.1功率放大器在射频通信系统中的重要作用 1
1.2射频功率放大器的研究现状[1][2][3] 1
1.3本文的内容安排 3
第二章射频功率放大器的理论基础 4
2.1传输线理论 4
2.1.1均匀微带传输线[4] 4
2.1.2二端口网络散射矩阵[5] 5
2.2.功率放大器的分类[6] 6
2.2.1 A类功率放大器 6
2.2.2B类功率放大器 7
2.2.3C类功率放大器 8
2.3功率放大器的技术指标[7] 8
2.3.1 输出功率 8
2.3.2功率增益和增益平坦度 9
2.3.3三阶交调截点IP3(IIP3 /OIP3)交调失真[5] 10
2.3.4输入/输出驻波比(VSWR) 13
2.3.5邻近信道功率比(ACPR) 14
2.3.6工作频段 14
2.3.7稳定性系数 14
2.3.8噪声系数 15
2.3.9振幅-相位调制变换失真AM-PM 15
2.4射频功率放大器的设计要求[10] 18
2.5 微带线[11] 18
2.5.1 微带线的特点 18
2.5.2 微带线的构成及特征阻抗 19
第三章 功率放大器的电路设计与仿真 21
3.1设计目标 21
3.2器件选型和功率分配 22
3.3单级放大器设计 22
3.3.1直流偏置电路设计 22
3.3.2 稳定性仿真 24
3.3.3匹配电路设计[13] 25
3.3.4谐波平衡仿真 33
3.3.5 3dB电桥的制作及对它性能的仿真 37
第四章射频功率放大器的PCB制板和散热 42
4.1微波板布局布线的总体原则 42
4.1.1布局的总原则 42
4.1.2布线的基本原则 42
4.1.3接地问题 43
4.2PCB板的电磁兼容分析 43
4.3射频功率放大器PCB版图的制作 43
4.4射频功率放大器的散热和屏蔽设计 44
第五章射频功率放大器的测试 45
5.1测试仪器 45
5.2单音测试及分析 45
5.3双音测试及分析 47
第六章总结和展望 51
参考文献  52