基于ANSYS的射频功率放大器热特性研究

论文首先仿真设计了一款射频功率放大器,接着构建了该射频功率放大器热特性分析模型,并采用有限元方法分析了该射频功率放大器热特性,然后研究了增加过孔以及不同覆铜层厚度、环境温度、耗散功率四种情况对射频功率放大器的温度、热应力和热形变的影响,最后基于上述分析结论加工制作并测试了该款射频功率放大器.在3.3GHz^3.6GHz范围内其输出功率不低于39.2dBm,增益不低于12dB,功率附加效率为62.6%~69%;在环境温度为21℃下,运用红外温度扫描仪进行测试,该款射频功率放大器最高温度达到90.0℃,测试结果与仿真分析结果相近.论文的研究为未来射频功率放大器的设计及制作提供了重要指导.

0.3~3.5 GHz混合连续类功率放大器的设计

混合连续类相比较于传统连续类模型弱化了阻抗条件,简化了宽带匹配难度。该文通过采用混合连续类模型并基于阻抗缓冲概念为理论的新型谐波控制网络,设计了一款跨3个倍频层的混合连续类射频功率放大器。实测结果表明在0.3~3.5 GHz相对带宽为168.4%的频段范围内实现了漏极效率58.4%~72.6%,增益10 dB以上,输出功率为39.8~41.2 dBm。

基于T型结构的双频高效率功放设计

通过分析传统功率放大器存在的频带限制问题,本文基于一种新型匹配电路和偏置电路设计了一款高效双频段功率放大器。设计采用一种T型结构方式作为双频功放的偏置电路和输出匹配结构,经理论推导和仿真优化,设计的双频阻抗变换器可实现两个频率上的两个不同复数阻抗到实数阻抗的变换。设计基于GaN HEMT晶体管CGH40010F,通过双频偏置电路实现了在两个工作频率下的扼流。仿真效果表明,该双频功放在1850MHz频点,输出功率高于37dBm、效率高于65%、增益保持在13dB以上,在4150MHz频点,输出功率高于39dBm,效率大于64%,增益在12dB以上,且端口驻波性能良好。

数字预失真器对5G功放记忆效应补偿能力的比较

本文探究了5G系统中射频功率放大器的产生记忆效应的现象及原因,同时分析比较了三种典型的数字预失真模型对功放记忆效应的矫正能力。通过FPGA实验平台的观测与验证,随着基带信号带宽的增加和射频功率放大器的中心频率的提高,功放输出信号的记忆效应更加明显,非线性现象更加严重和复杂;基于查找表(LUT)模型,记忆多项式(MP)、双非线性两箱(TNTB)和广义记忆多项式(GMP)模型的数字预失真模型都能有效矫正记忆效应产生的非线性失真,矫正能力从大到小依次为MP、TNTB、GMP。

基于后匹配结构的Doherty功率放大器的设计

由于传统Doherty功率放大器存在诸多限制带宽的因素,本文通过后匹配结构代替传统Doherty功放四分之一波长线阻抗逆变器并且在饱和时将功放匹配到一个较低的阻抗值来减弱传统Doherty功放的宽带限制因素。此外还采用了阶跃阻抗低通滤波器做为主辅功放的输出匹配结构来扩展Doherty功放的带宽。设计中采用安捷伦公司的先进设计系统软件(advanced design system,ADS),选取Cree公司CGH40010F GaN HEMT晶体管。经过电路仿真和实物测试,最终实现了在3.2-3.6GHz饱和输出功率44dBm、漏极效率72%、增益9.5-15dB,回退6dB漏极效率在48%-56%。