基于GaN HEMT的L波段寬帶高功率放大器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,基于軟件無線電(SCA)架構(gòu)的無線通信系統(tǒng)要求具備多頻段、多模式工作能力以及支持高速數(shù)據(jù)通信。為滿足這一要求,功率放大器必須具備寬頻譜的工作能力,能夠在工作帶寬內(nèi)具有足夠高的線性度和效率指標(biāo)。本論文基于氮化鎵GaN HEMT開展寬帶功率放大器的設(shè)計,旨在解決功放的寬帶、線性和高效率指標(biāo)問題。
　　第三代寬禁帶半導(dǎo)體GaN HEMT具有功率密度大、匹配阻抗高、電子飽和漂移速度快等優(yōu)勢,是研制小型化寬帶線性高效

2、率功放的重要功率半導(dǎo)體材料。本論文通過使用GaN HEMT晶體管,基于GaN HEMT大信號模型,根據(jù)總體設(shè)計指標(biāo),研制了L波段的大功率寬帶功率放大器。主要工作有以下幾個方面:
　　第一,深入分析當(dāng)前寬帶功率放大器的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)和發(fā)展方向,研究寬帶功率放大器的基本設(shè)計理論,包括基本設(shè)計指標(biāo)、大信號非線性分析方法、多種寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的特性。
　　第二,制定總體設(shè)計方案,并細(xì)化分解各分模塊指標(biāo)。選擇CREE GaN HEMT,P

3、CB板材為ROGERS RO4350高頻板材。綜合考慮系統(tǒng)增益、輸出功率以及線性度等指標(biāo),功率放大器的鏈路采用三級級聯(lián)放大,其鏈路組成包括預(yù)驅(qū)動級、HPF、驅(qū)動級和末級功放四個分模塊。其中末級功放采用平衡合成結(jié)構(gòu),能夠提高輸出功率和線性度指標(biāo),具備最佳的輸出端口反射系數(shù),確保功放的整體穩(wěn)定性。
　　第三,設(shè)計寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。在1-2GHz頻帶范圍內(nèi),選擇寬帶匹配電路為多枝節(jié)并聯(lián)導(dǎo)納和漸變線相結(jié)合方式,即多級階梯阻抗變換器并聯(lián)開路或者

4、短路枝節(jié)結(jié)構(gòu)。使用GaN HEMT的大信號模型,在ADS軟件的諧波平衡和聯(lián)合仿真環(huán)境下不斷的優(yōu)化匹配參數(shù)使功放達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計指標(biāo),最后設(shè)計出滿足指標(biāo)要求的寬帶匹配網(wǎng)絡(luò),完成L波段功率放大器設(shè)計和實現(xiàn)。
　　第四,對功放實物進行實際測試,包括測試系統(tǒng)方案、調(diào)試流程和測試方法、實際測試結(jié)果的對比分析與結(jié)論。
　　最后實測結(jié)果為,在1-2GHz頻段范圍內(nèi),功放輸出功率高于60W,效率高于48.1％,三階互調(diào)高于26.5dBc。使用