本文關鍵詞：6-18GHz小功率增益可調放大器設計技術研究

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【摘要】：行波管由于其非常寬的工作帶寬、單管的高功率增益、非線性條件下優(yōu)越的性能、優(yōu)良的噪聲水平、很高的效率、超長的使用壽命和在惡劣環(huán)境中的可靠性等無可取代的特點,在當今微波功率器件中占有獨一無二、無可取代的地位。行波管具有十分復雜的制作過程,尤其是在測試階段,十分耗費人力物力,而且依靠人工進行手動測量會產生非常多的不確定因素,降低了測試的可靠性。為了提高行波管的一致性、可靠性以及測試效率,我們研究了行波管自動測試系統這一課題,并已取得了一定的成果。在寬帶行波管自動測試過程中,需要增益可調放大器作為驅動級,提供頻帶內不同頻率下的前級信號,確保行波管處于飽和工作狀態(tài),從而測試其輸出性能。本文的內容是在了解超寬帶功率放大器的構成以及理論基礎之上,設計一款能夠應用于自動測試系統的超寬帶增益可調功率放大器。主要工作內容為:1、介紹了超寬帶功放的國內外發(fā)展歷程、GaN器件仿真模型以及相應無源器件模型。從定義出發(fā)分析了功放的種類以及各種評價功放性能的理論指標,為之后的仿真及測試做好理論鋪墊。2、對寬帶匹配約束條件以及超寬帶匹配理論進行了較為系統的闡述,并對歸一化低通原型濾波結構應用于阻抗匹配的理論進行了公式推導,將推導得出的結果運用到超寬帶功放的匹配電路設計中,并設計出了一個匹配實例,初步驗證了理論的可行性,為之后放大器的仿真設計打下了基礎。3、對超寬帶增益可調功率放大器進行了設計研究,對GaN芯片進行了小信號建模仿真,得到了接近實測S參數和靜態(tài)工作點的大信號模型。設計了驅動級放大器、衰減器以及末級功率放大器,并進行了整體的S參數仿真以及末級功率放大器的大信號仿真,取得了一定的結果。之后以仿真結果為參照,制作了實物并進行了測試,取得了一定的進展,為之后自動化測試系統的搭建提供了參考。
【關鍵詞】：行波管 微波 超寬帶 增益可調
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN722.75;TN124
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-12
• 1.1 行波管及其測試系統9
• 1.2 超寬帶功率放大器的發(fā)展9-11
• 1.2.1 國外發(fā)展9-10
• 1.2.2 國內發(fā)展10-11
• 1.3 論文主要內容及安排11-12
• 第二章 功率放大器基本理論知識12-31
• 2.1 GaN器件概述12-13
• 2.2 GaN HEMT模型13-15
• 2.2.1 Materka模型14
• 2.2.2 TriQuint-Materka模型14-15
• 2.3 無源器件模型15-19
• 2.3.1 微帶傳輸線15-17
• 2.3.2 高頻貼片電阻17-18
• 2.3.3 高頻貼片電容18-19
• 2.3.4 高頻貼片電感19
• 2.4 射頻功率放大器的分類19-24
• 2.4.1 線性放大器19-22
• 2.4.2 開關類放大器22-24
• 2.5 散射參數24-27
• 2.6 功率放大器的參數指標27-30
• 2.6.1 功率增益27-28
• 2.6.2 功率附加效率28
• 2.6.3 1dB增益壓縮點28-29
• 2.6.4 三階交調失真29-30
• 2.7 本章小結30-31
• 第三章 超寬帶匹配理論研究31-39
• 3.1 伯德-法諾約束條件31-33
• 3.2 諾頓等效變換33-34
• 3.3 歸一化低通濾波結構阻抗匹配理論34-38
• 3.4 本章小結38-39
• 第四章 6-18GHz小信號增益可調放大器設計39-66
• 4.1 放大器的指標要求及器件選擇39-42
• 4.1.1 驅動級放大器39-40
• 4.1.2 衰減器40-42
• 4.1.3 末級放大器42
• 4.2 GaN晶體管建模42-49
• 4.2.1 小信號參數模擬43-45
• 4.2.2 靜態(tài)工作點掃描45-46
• 4.2.3 晶體管穩(wěn)定性分析46-49
• 4.3 偏置電路設計49-50
• 4.4 輸入輸出匹配網絡設計50-54
• 4.4.1 晶體管輸入輸出阻抗測量50-52
• 4.4.2 匹配電路設計52-54
• 4.5 放大器整體仿真54-56
• 4.6 放大器的制作56-62
• 4.6.1 介質基板的選取56-57
• 4.6.2 放大器的版圖繪制57-58
• 4.6.3 金絲鍵合58-60
• 4.6.4 SMA接頭60-61
• 4.6.5 腔體的制作61-62
• 4.7 放大器的測試62-66
• 4.7.1 靜態(tài)工作點的調試62-63
• 4.7.2 放大器性能指標測試63-66
• 第五章 總結66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-70

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本文編號：801766