本文關(guān)鍵詞： 晶體管建模 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射 射頻與微波功率放大器 開關(guān)功率放大器 寬帶功率放大器　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,無線頻譜資源日益匱乏,普及綠色通信勢在必行,這導(dǎo)致無線通信系統(tǒng)的性能指標變得尤為重要。射頻與微波功率放大器是決定無線通信系統(tǒng)中發(fā)射機的線性度、效率和帶寬等指標的重要模塊,該模塊卓越的性能主要依賴于精確的功率晶體管模型、先進的設(shè)計方法和豐富的設(shè)計經(jīng)驗。然而,目前在功率晶體管建模及射頻與微波功率放大器設(shè)計中有很多實際問題需要研究解決。論文圍繞其中的一些亟待解決的熱點問題,研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射技術(shù)用于異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管建模的方法,同時研究了針對某些無線通信系統(tǒng)中射頻與微波功率放大器的若干關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)。論文的主要貢獻和創(chuàng)新點總結(jié)如下:1.針對現(xiàn)有異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管模型在大尺寸分布特性的影響下存在深飽和區(qū)精度亟待提高的問題,提出了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管模型。在是德公司的Advanced Design System軟件中,利用符號定義器件實現(xiàn)了該模型,并驗證了準確性。仿真結(jié)果顯示,該模型同現(xiàn)有Agilent HBT模型相比,在非飽和區(qū)精度提升1.26倍,在深飽和區(qū)精度提升3.15倍,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射法改進異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管模型的工作提供了經(jīng)驗和指導(dǎo)。2.針對現(xiàn)有方法在設(shè)計VHF/UHF頻段超寬帶CMOS功放時存在面積大的難題,提出了一種三級超寬帶CMOS功放結(jié)構(gòu),并在0.41 mm~2芯片內(nèi)實現(xiàn)了0.1~1.2 GHz內(nèi)良好的功率增益、效率、回波損耗等指標,這在現(xiàn)有CMOS功放研究文獻中具有最高的Fo M1值(功率×增益×回波損耗×相對帶寬/面積)。實測結(jié)果表明該功放完全滿足面向行業(yè)專網(wǎng)應(yīng)用的寬帶射頻收發(fā)芯片的研發(fā)需求。3.針對軟件無線電系統(tǒng)中超寬帶CMOS功放的設(shè)計瓶頸,成功將堆疊技術(shù)首次應(yīng)用到VHF~C波段超寬帶CMOS功放設(shè)計中,完善了現(xiàn)有堆疊CMOS功放設(shè)計原理中源極輸入阻抗分析方法,并在0.64 mm~2芯片內(nèi)實現(xiàn)了輸出功率大于0.2 W、上下限頻率比為60倍的1 d B帶寬,這在現(xiàn)有CMOS功放的研究文獻中具有最高的Fo M2值(功率×上限頻率/(面積×下限頻率))。實測結(jié)果表明該集成功放能夠滿足寬帶射頻收發(fā)芯片的研發(fā)需求。
[Abstract]:In recent years, due to the scarcity of wireless spectrum resources, it is imperative to popularize green communication, which makes the performance index of wireless communication system become more and more important. Radio frequency and microwave power amplifier determine the linearity of transmitter in wireless communication system. Efficiency and bandwidth are important modules whose excellent performance depends mainly on accurate power transistor models, advanced design methods and rich design experience. At present, there are many practical problems to be solved in power transistor modeling and RF and microwave power amplifier design. The modeling method of heterojunction bipolar transistors using neural network mapping technique is studied. At the same time, some key design techniques of RF and microwave power amplifiers in some wireless communication systems are studied. The main contributions and innovations of this paper are summarized as follows: 1. Aiming at the existing heterojunction bipolar transistor models in large scale. Under the influence of inch distribution characteristics, the accuracy of deep saturation zone needs to be improved. In this paper, a neural network mapping heterojunction bipolar transistor model is proposed. In the Advanced Design System software of Germany Company, the model is realized by using symbol definition device, and the veracity is verified. The simulation results show that, Compared with the existing Agilent HBT model, the accuracy of this model is 1.26 times higher in unsaturated region and 3.15 times in deep saturation zone. This paper provides experience and guidance for improving the model of heterojunction bipolar transistors using neural network mapping method. Aiming at the problem of large area in the design of VHF/UHF band UWB CMOS power amplifier by existing methods, a three-stage UWB CMOS power amplifier structure is proposed. The good power gain, efficiency, echo loss and so on are realized in 0.41 mm~2 chip. It has the highest Fo M1 value (power 脳 gain 脳 return loss 脳 relative bandwidth / area) in the existing CMOS power amplifier research literature. The measured results show that the power amplifier can satisfy the broadband RF transceiver chip for the application of industry private network. Aiming at the bottleneck of design of UWB CMOS power amplifier in software radio system, The stacking technique is successfully applied to the design of VHF~C band UWB CMOS power amplifier for the first time, and the method of source input impedance analysis in the design principle of stack CMOS power amplifier is improved. The output power is more than 0.2 W and the ratio of upper and lower limit frequency is 60 times in 0.64 mm~2 chip. It has the highest Fo M2 value (power 脳 upper frequency / area 脳 lower limit frequency) in the existing CMOS power amplifier research literature. The measured results show that the integrated power amplifier can meet the research and development needs of broadband RF transceiver chips.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN322.8;TN722.75

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金;;固體微波功率放大器的可靠性[J];半導(dǎo)體情報;1981年03期

2 樊建成;微波功率放大器非線性分析[J];微波與衛(wèi)星通信;1995年03期

3 王殿宏;微波功率放大器的原理與維護[J];內(nèi)蒙古廣播與電視技術(shù);1999年03期

4 陸月兵;微波功率放大器非線性特性的分析測量及改善方法[J];西部廣播電視;2001年12期

5 王善好;;無專業(yè)儀器也能檢修微波功率放大器[J];視聽界(廣播電視技術(shù));2007年01期

6 辜文婷;李斌;黃微波;;一種模擬預(yù)失真線性化微波功率放大器[J];真空電子技術(shù);2008年05期

7 韓紅波;龐永超;汪蕾;和新陽;;星用微波功率放大器研制[J];空間電子技術(shù);2009年04期

8 韓廣祥;文光俊;馮正勇;;微波功率放大器芯片的熱分析[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2010年12期

9 羅倩;;低電壓高效率微波功率放大器研究與設(shè)計[J];電子科技;2011年12期

10 李沅鍇;;微波功率放大器的性能以及增益的測量[J];硅谷;2013年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 楊大寶;李亦凌;;一種新穎的微波功率放大器[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

2 高翠琢;韓利華;;微波功率放大器參數(shù)測試[A];1997年全國微波會議論文集(下冊)[C];1997年

3 梁顯鋒;沈明;謝春堅;;X波段15瓦功率放大器的設(shè)計[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十八次學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2005年

4 陸正果;曾慶紅;;微波功率放大器的計算機輔助設(shè)計及應(yīng)用[A];1993年全國微波會議論文集（下冊）[C];1993年

5 楊金梅;王家禮;;CaAs FET微波功率放大器的設(shè)計[A];1995年全國微波會議論文集（上冊）[C];1995年

6 孫玲玲;陳顯萼;;確定微波功率放大器最佳負載的一種CAD方法[A];1995年全國微波會議論文集（下冊）[C];1995年

7 連智富;王馳;袁景中;谷東;;1.5～4GHz超寬帶微波功率放大器的設(shè)計[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2011年

8 楊江濤;殷軍;;VXI總線微波功率放大器模塊設(shè)計[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2011年

9 李小們;洪興楠;高葆新;;微波功率放大器的Sandwich包絡(luò)模型[A];1997年全國微波會議論文集(下冊)[C];1997年

10 樂群;沈建華;戴瑋;張立軍;曹銳;;DGS結(jié)構(gòu)研究[A];第十九屆電工理論學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄔海峰;功率晶體管建模及射頻與微波功率放大器設(shè)計[D];天津大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 沈項東;P波段微波放大模塊的研制[D];電子科技大學(xué);2012年

2 溫連健;C波段高可靠功率模塊[D];電子科技大學(xué);2013年

3 陳文龍;微波功率放大器的線性化設(shè)計與實現(xiàn)[D];山東大學(xué);2015年

4 熊露;一種新型X波段微波功率放大器監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[D];東南大學(xué);2015年

5 徐輝;應(yīng)用于相控陣天線的微波功率放大器的研究與設(shè)計[D];中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心;2016年

6 姜雨男;砷化鎵寬帶微波功率放大器研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

7 郭棟;微波功率放大器的研究[D];電子科技大學(xué);2008年

8 羅祥云;微波功率放大器技術(shù)研究與設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2010年

9 鄭建彬;微波功率放大器的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2005年

10 董永岐;微波功率放大器的自適應(yīng)預(yù)失真線性化技術(shù)[D];電子科技大學(xué);2008年

，

本文編號：1536071