【摘 要】
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随着无线通信的快速发展,对射频系统的性能要求也越来越高,而功率放大器作为射频系统中的重要组成部分,对其带宽和效率也有了更高的要求。在未来通信系统的发展中,很多情况下需要射频系统适应多种不同的应用背景,并实现不同的功能。这就要求射频系统实现多功能化,而射频功率放大器作为射频系统的重要组成部分,其性能会直接影响到整个发射机的性能好坏。可重构功率放大器很好的适应了未来通信系统的需求,所以可重构技术成为近
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随着无线通信的快速发展,对射频系统的性能要求也越来越高,而功率放大器作为射频系统中的重要组成部分,对其带宽和效率也有了更高的要求。在未来通信系统的发展中,很多情况下需要射频系统适应多种不同的应用背景,并实现不同的功能。这就要求射频系统实现多功能化,而射频功率放大器作为射频系统的重要组成部分,其性能会直接影响到整个发射机的性能好坏。可重构功率放大器很好的适应了未来通信系统的需求,所以可重构技术成为近些年的研究热点。但是可重构功率放大器目前的研究并不成熟,大部分都为窄带离散可重构或者多波段功率放大器,目前并未出现宽带连续可重构类型的功率放大器。基于这种研究现状,本文设计了两款宽带连续可重构功率放大器,其工作带宽覆盖2-10GHz,带宽达到五个倍频程,并且实现了比传统的分布式功率放大器更高的功率附加效率。以下是主要工作内容。本文首先研究了可重构技术中比较常用的可重构器件,当前的可重构功率放大器主要形式分为两种,一种是片外混合集成,另一种是单片集成形式。在片外形式的可重构功率放大器电路中,常用的可重构器件有PIN管、变容二极管、MEMS开关等。而在单片集成电路的可重构功率放大器电路中,基本都采用MOSFET开关管实现可重构匹配网络。并且进一步研究了可重构匹配网络的实现方式。在进行可重构匹配网络研究之后,本文对宽带连续可重构功率放大器的设计进行了研究,在输入、级间、输出匹配网络里引入MOSFET开关管,通过其栅极电压控制开关管的导通和关断,改变接入匹配网络中的等效电感值,从而改变其工作频段,并且在匹配网络里引入宽带匹配,使得覆盖各个工作频段。最后实现了2-10GHz的宽带连续可重构功率放大器,其输出功率基本大于34d Bm,功率附加效率基本大于30%。为了进一步提高性能,本文在上一款放大器的基础上进行了改进,输出匹配网络中的开关管对性能有较大影响,于是将综合变压器网络作为功放的输出匹配网络,这样便省去了其中的开关管,进一步提升了功放的性能,改进之后的宽带连续可重构功率放大器实现了输出功率基本大于35d Bm,功率附加效率基本大于40%。综上,本文通过创新的结构实现了高效率宽带连续可重构功率放大器,在功耗、成本、效率上相比于传统的分布式宽带放大器有了一定的提升。
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