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摘 要

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2射频功率放大器的发展历程及现状： 2

1.3本文主要工作和内容安排 3

本章总结 4

第2章 射频功率放大器的理论基础 5

2.1传输线理论 5

2.1.1传输线的集总元件模型 5

2.2阻抗匹配 7

2.3稳定性分析 8

2.4动态范围和交调失真 8

2.4.1增益压缩 9

2.4.2 1dB压缩点 9

2.3.3 交调失真及三阶截断点 10

2.5 功率放大器的特性和类型 12

本章总结 13

第3章 F类与连续F类功率放大器理论 14

3.1 F类功率放大器概述 14

3.2 F类功率放大器数学推导 15

3.3 F类功率放大器的实现 16

3.4 连续F类功率放大器理论 18

本章总结 19

第4章 功率放大器的ADS与仿真设计 20

4.1 直流工作点的选择 20

4.2稳定性优化 21

4.3负载牵引 21

4.3.1确定2GHz条件下源阻抗和负载阻抗 22

4.4宽带匹配的实现 24

4.4.1输出匹配的实现 25

4.4.2输入匹配的实现 27

4.5原理图仿真 28

4.6 ADS中版图的生成与联合仿真 30

4.7 ADS版图转成PCB 32

本章总结 32

第5章 总结与展望 34

5.1总结 34

5.2展望 34

第6章 致谢 36

参考文献 37

宽带高效率功率放大器设计

学号：04012425 姓名：黄阳

指导老师：赵鑫泰

摘 要

功率放大器是通信系统中的关键器件，它的性能好坏对整个系统的通信质量等关键指标至关重要。同时由于其本身的功耗很大，所以功率放大器的效率决定了整个系统的效率，进一步影响运营商成本，系统稳定度等。现如今，对于宽带高效率的功放进行线性化处理的时候，都是选用数字预失真技术，但是这些处理都是采用的窄带的。宽带功率放大器在当下研究中居重要位置，其中一个原因是出于通信系统对宽带的硬性指标，另一则是为了在综合不同的频率范围的功放时候有效降低成本和系统体积。同时，随着通信技术的不断发展，为了获得更大的通信容量，采用复杂调制方式来增加带宽的同时会使得电源效率十分低下，因此在宽频带内提高射频功率放大器的效率变得越来越重要。

本文首先分析介绍了功率放大器的基本指标，包括线性度，三阶互调，效率与附加效率等知识。分析了F类功率放大器理论效率高达100%的理论可行性。明白了不同功率放大器导通角不同而导致的直流偏置选择不同。采用CREE公司的CGH40010功率管进行设计，根据 连续F类功率放大器的特点，确定了相应的深AB类直流偏置点。用ADS对其进行稳定性分析，改善它在通带的稳定性。采用阻抗牵引的方法，分析基波阻抗、二次谐波阻抗和三次谐波阻抗对其效率和输出功率的影响。然后进行进行宽带匹配以及直流偏置设计，进行适当优化调整，完成宽带功率放大器在ADS中仿真的设计。再进行版图设计以及pcb设计。

关键词：功率放大器，宽带，高效率，连续F类

DESIGN OF BROADBAND HIGH EFFICIENCY POWER AMPLIFIER

04012425 YangHuang

Supervised by XinTaiZhao

ABSTRACT

The power amplifier is the key device in the communication system, its performance has deep influence on the communication quality of the whole system, at the same time as the largest power modules in the system, the efficiency of the whole system and stability is determined by the efficiency of power amplifier. The reason of designing broadband power amplifier, one is to meet the rigid requirements of broadband communication system, the other is to reduce the cost and volume of power amplifier in different frequency range. With the continuous development of communication technology, in order to obtain greater communications capacity, the use of complex modulation to increase the bandwidth at the result of low power efficiency , so in a wide frequency band to improve the efficiency of the RF power amplifier is becoming more and more important.

This paper introduces the basic indicators of the power amplifier, including linear, three order intermodulation knowledge. Analysis of class F power amplifier efficiency is as high as 100%. theory to determine the different power amplifier conduction angle of DC bias caused by different choice of different. according to the characteristics of class F power amplifier, using CGH40010's CREE power simulation, determine the deep AB DC bias point. The corresponding stability analysis of the ADS aims to improve its stability in the passband. use the method of impedance analysis to analyse fundamental impedance, traction, the influence of the two harmonic impedance of the efficiency and output power. Then design the broadband matching and DC bias, appropriate adjustment, complete the design of the broadband power amplifier in the ADS simulation. Then the layout design and PCB design.

Keywords: power amplifier, broadband , high efficiency, Continuous Class F

第1章 绪论

1.1研究背景

近年来，随着社会的进步和技术的快速发展，在通信领域，大众的消费要求的质量和数量逐渐提升。有别于电话，电报等传统的通信方式，现代各种无线通信技术，如蓝牙、紫蜂协议（Zigzee）、WiFi、蜂窝无线网络等相继出现。这些技术的广泛推广和应用，摆脱了以往通信时间地点的限制，增强了在现代通信技术基础上得以高品质生活、有条理的工作，更加有趣味的娱乐。信息技术的发展迅猛而又扎实，接下去的发展重点将集中在更高的信道容量，更快的通信速率。这些发展在给人们生活带来更加深刻的变革之前，需要有更为复杂精良的通信系统作为支撑。

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