【摘要】：近幾年,微波、毫米波通信的發(fā)展是各國激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn),尤其在國防安全、軍事作戰(zhàn)、衛(wèi)星系統(tǒng)、相控陣?yán)走_(dá)等方面。低頻段的資源逐漸滿足不了無線通信發(fā)展的需求,新一代通信開始轉(zhuǎn)向更高的頻段,如Ku、K、Ka頻段來滿足寬頻帶、高速率、高容量的需求。我國計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)5G通信的商用,衛(wèi)星通信需要匹配5G通信的發(fā)展,進(jìn)而形成覆蓋區(qū)域廣、組網(wǎng)靈活、天地網(wǎng)絡(luò)相融合的一種新型移動(dòng)通信方式。功率放大器是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,決定著整機(jī)系統(tǒng)性能優(yōu)劣。目前國內(nèi)市場(chǎng)功率放大器以GaAs MMIC為主流,主要應(yīng)用在移動(dòng)智能終端。面臨新一代通信帶來的爆發(fā)式需求,面向衛(wèi)星通信應(yīng)用的功率放大器趨向于小型化、高集成、低功耗發(fā)展,國內(nèi)正處于研發(fā)起步階段,核心產(chǎn)品多依賴進(jìn)口,受制于西方國家�；诋�(dāng)前國內(nèi)外形勢(shì)與發(fā)展前景,本論文主要對(duì)Ku波段功率放大器進(jìn)行研究與設(shè)計(jì),具有重要的研究意義與工程應(yīng)用價(jià)值。本文先對(duì)課題的研究背景與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,總結(jié)課題研究的意義與工程應(yīng)用價(jià)值。隨后對(duì)GaAs工藝器件特性進(jìn)行闡述,主要包括器件發(fā)展進(jìn)程、pHEMT工藝結(jié)構(gòu)與電特性、器件建模等。緊接著闡述功率放大器的基本理論,分析二端口網(wǎng)絡(luò)、功率放大器的類別、主要性能指標(biāo)等內(nèi)容。最后采用廈門三安0.25um GaAs pHEMT的工藝設(shè)計(jì)了一款面向新一代衛(wèi)星通信終端應(yīng)用的Ku波段功率放大器,主要研究工作包括Ku波段功率放大器的初步設(shè)計(jì)分析、電路原理圖設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、電磁仿真、結(jié)果分析。在文章的結(jié)論處進(jìn)行全文的分析總結(jié),包括研究工作、不足之處、下一步研究計(jì)劃等。功率放大器電路基于Agilent公司的ADS軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),采用2級(jí)放大架構(gòu),結(jié)合工藝廠商提供的工藝庫進(jìn)行電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)良好的輸出功率與效率,功率放大器輸出級(jí)偏置在AB類,并引入負(fù)反饋結(jié)構(gòu)來提升帶寬與穩(wěn)定性。原理圖設(shè)計(jì)完畢后進(jìn)行合理地版圖設(shè)計(jì),并對(duì)電路元件進(jìn)行電磁仿真,最終得到原理圖與版圖的仿真數(shù)據(jù)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)指標(biāo)。最后設(shè)計(jì)出一款Ku波段功率放大器,工作頻段為16-18GHz,飽和輸出功率約為16.7dBm,功率附加效率為22.5%,功率增益為14.5dB,輸入輸出回波損耗小于-10dB,符合預(yù)期指標(biāo)要求。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN722.75
【圖文】：

第四章 Ku 波段功率放大器設(shè)計(jì)對(duì)選定管子分析其直流特性，在仿真軟件 ADS 進(jìn)行仿真調(diào)試。結(jié)合工藝廠商提的參考數(shù)據(jù)手冊(cè)，確定第一級(jí)驅(qū)動(dòng)級(jí)晶體管靜態(tài)偏置為 Vg1=0.62V，Vd1=6V，第二輸出級(jí)晶體管靜態(tài)偏置為 Vg2=0.42V，Vd2=6V。直流特性仿真如圖 4-4 所示，并對(duì)置結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)地增益仿真，如圖 4-5 所示。

分析其直流特性，在仿真軟件 ADS 進(jìn)行仿真調(diào)試。結(jié)合工冊(cè)，確定第一級(jí)驅(qū)動(dòng)級(jí)晶體管靜態(tài)偏置為 Vg1=0.62V，Vd1靜態(tài)偏置為 Vg2=0.42V，Vd2=6V。直流特性仿真如圖 4-4 應(yīng)地增益仿真，如圖 4-5 所示。圖 4-4 晶體管直流特性仿真Figure 4-4 Simulation of transistor DC characteristics

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文等功率阻抗P1等功率阻抗P2最優(yōu)輸出阻抗Zout如圖 4-7 Load Pull 曲線與最優(yōu)阻抗Figure 4-7 Load Pull Curve and Optimal Impedanc管子在 ADS 進(jìn)行 Load-Pull 仿真，設(shè)定 Vg1與 V輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，獲得如圖 4-8 所示的匹配數(shù) 阻抗點(diǎn)能夠獲得最大輸出功率 18.01dBm。

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本文編號(hào)：2790455