1. 研究目的与意义
随着近十几年来通信技术的迅速发展,数字信号处理技术的不断创新以及集成电路工艺的娴熟,消费者对产品的可靠性和实用性有了更高的需求。如今无线通信已经在我们身边普及,它使得通信产业高速增长,并且推动了社会经济的快速发展。功率放大器在通信领域中的应用显而易见,高频率功率放大器更是成为了功率放大器的主流研究对象。
高频功率放大器的作用是将高频已调波信号进行功率放大,来满足发送功率的要求,然后经天线转换为电磁信号辐射到太空中,在一定区域内接收机可以接收到较好的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。高频功放本身的目的在于将直流电源功率转换为交流功率输出,通过增加激励和减小导通角提高转化效率。在实际通信线路中,为了加强信号的准确性以及弥补信号传输过程中的损耗,就需要发射机的较大功率输出。在此,利用高频率功率放大器来满足通信的需求。
“高频”这一术语,广义来讲就是适合于无线电传播的频率,通常又称之为射频。异质结双极晶体管(HBT)的概念是利用宽禁带材料来作为双极晶体管的发射极。在通信系统中,功率放大器是最强的非线性器件之一,其非线性失真严重影响着无线信号的有效性。现代通信技术迅猛发展,使得系统对功放的线性要求越来越高,如何有效的解决非线性失真显得尤为重要。IEEE802.11是IEEE制定的无线局域网标准,主要用于解决校园网和办公室局域网的无线接入。IEEE802.11b又称之为WiFi,其最大传输速率11Mbps,传输范围在100m—300m之间。为了保证WiFi良好的频谱效率和较高的传输速率,可以选择较高峰均功率比的信号,这就要求发射机具备高线性度,以此来减小对其他相邻信道的干扰。总之,在无线传输系统中,高效HBT功率放大器的线性化技术发挥着巨大作用。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容:
1.分析、总结高频HBT功放的一般设计流程;
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围绕镇流电阻与效率、线性度之间的关系进行计算分析;
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拟采用的研究方法:
由于高频功放的高效率会导致线性度的恶化,所以采用镇流电阻的电路设计,随着输出功率的增加,通过智能逐渐开启功能提高效率,利用负反馈性能改善线性度。镇流电阻的偏置性能与负反馈性能,在提高效率的同时尽量保证线性度良好并且能保证电路的热稳定性和改善性能指标。
步骤:
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对所学高效功率放大器,电路分析及高频电子线路进行重点复习,提前做好资料整理工作,根据查阅的相关参考资料了解高频功率放大器的设计流程,对设计有整体认识;
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先设计一款传统款式的射频功率放大器;
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通过对镇流电阻的研究,加载镇流电阻;
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研究性能是否得到改善;
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在性能指标的分析基础上进行电路设计,并且设计出完整的电路框图;
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通过软件进行仿真,作出全面地分析与总结。
整体框图:
4. 参考文献
[1]杜武林,张爵胜. 高频电路原理与分析[M]. 西安:西北电讯工程学院出版社,1986.
[2] 杨务诚. GaAs HBT MMIC 功率放大器的设计[D]: [硕士学位论文]. 湖南:湖南大学,2012
[3] 胡锦,刘安玲,陶可欣等. 带有基极镇流电阻的SiGeHBT射频功率放大器[J]. 固体电子学研究与进展,Vol. 10, 2012.
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(1)2022.3.3-2022.3.10 查阅资料,完成外文资料的翻译;
(2)2022.3.11-2022.3.17 查阅资料,完成开题报告的撰写;
(3)2022.3.18-2022.3.24 修改开题报告;
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