【摘 要】
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近30年来,智能化设备不断普及,极大地改变了人们的交流方式,同时也导致了人们对网络传输速率提出更高的要求,迫使无线通信技术飞速发展。WLAN技术顺应时代需求,技术标准不断更新,新一代WLAN技术不仅有更大的带宽,还有更高阶的调制方式,其数据吞吐量高达9.6 Gbit/s,时延低至20 ms,但同时也导致了更高的功率峰均比PAPR,而高PAPR大功率信号使得线性功放设计变得更为困难,很容易使得功放进
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近30年来,智能化设备不断普及,极大地改变了人们的交流方式,同时也导致了人们对网络传输速率提出更高的要求,迫使无线通信技术飞速发展。WLAN技术顺应时代需求,技术标准不断更新,新一代WLAN技术不仅有更大的带宽,还有更高阶的调制方式,其数据吞吐量高达9.6 Gbit/s,时延低至20 ms,但同时也导致了更高的功率峰均比PAPR,而高PAPR大功率信号使得线性功放设计变得更为困难,很容易使得功放进入饱和区工作,导致严重的非线性失真。对此,只能采用功率回退技术和其它的线性化技术来缓解这种情况,但也导致了功放的峰值效率较低,没有采用效率提升技术的高线性功放峰值效率将会在27%左右,因此研究设计应用于新一代WLAN的高效率线性功放具有重要意义。本论文根据功放设计的基础理论,结合功放的谐波控制技术,设计了J类和J-1类模式的输出匹配,确定了J类和J-1类功放的电路架构,同时根据HBT晶体管的大信号特性采用了自适应偏置电路来改善晶体管的非线性失真。本论文设计的J类和J-1类功放应用于新一代WLAN,工作于2.4 GHz～2.5 GHz频段,采用两级放大电路实现,在满足线性度要求的前提下进行效率提升。两级放大器分别工作于浅AB类和深AB类,其晶体管面积分别为384 um~2和3600 um~2,整体芯片面积为680 um*1600 um。然后根据设计好的电路结构,利用ADS软件进行电路仿真,使用Cadence软件进行版图绘制,最后投片生产。最终研制了两款应用于新一代WLAN（2.4 GHz～2.5 GHz）的高效率线性射频功率放大器,一款为J类功放,另一款为J-1类功放。在中频2.45 GHz,J类功放的输出饱和功率为29.1 d Bm,增益为28.5 d B,在40 MHz MCS11测试信号且EVM=-35 d B时,输出功率为17 d Bm,峰值效率PAE为31%,J-1类功放的输出饱和功率为30.2 d Bm,增益为26.5 d B,在40 MHz MCS11测试信号且EVM=-35 d B时,输出功率为22 d Bm,峰值效率PAE为32%。测试结果显示,本论文设计的两款功放基本满足要求,并实现了效率提升,证明了本论文所设计的输出匹配的可行性。其意义是采用新的匹配结构,在不影响功放线性度的情况下,尽可能地提高功放的峰值效率,具有一定的研究价值和工程价值。
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