微波功率放大器的仿真设计设计.doc

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题目微波功率放大器的仿真设计
学生姓名周东晓学号
所在学院物理与电信工程学院
专业班级电子1104班
指引教师贾建科
完毕地点物电学院实验室
年6月11日
毕业论文﹙设计﹚任务书
院(系)物电学院专业班级电子信息工程学生姓名
一、毕业论文﹙设计﹚题目微波功率放大器的仿真设计
二、毕业论文﹙设计﹚工作自_____年__2_月_20_日起至___年6月_20日止
三、毕业论文﹙设计﹚进行地点:物电学院实验室
四、毕业论文﹙设计﹚的内容规定:
射频功率放大器在雷达、无线通信、导航、卫星通讯、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用,是现代无线通信的核心设备。功率放大器总是规定在一定频率范畴内输出一定的功率,同步满足系统高效率的规定。我们懂得功率放大器的输出功率和效率是一对互相矛盾的统一体,不也许在获得大的输出功率条件下,又能获得很高的功率附加效率。在设计功率放大器的过程中,往往需要对这两个性能参数指标进行折中解决。那么如何对这两个性能参数进行折中解决就成为功率放大器设计中的一种难点。这个难点的最佳解决措施就是放在功率放大器输入输出匹配网络的设计中来解决。本设计是运用微波射频仿真软件ADS对微波功率放大器进行仿真设计,掌握微波射频电路的工程设计理论和设计措施,提高专业素质和工程实践能力。其具体规定如下:
1、分析微波功率放大器的各项参数;
2、查找有关资料并翻译有关的英文资料;
3、设计一微波功率放大器,技术指标如下;
<2,增益G>16dB
4、设计输入输出匹配电路,并运用仿真软件对设计进行仿真验证。
五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参照文献:
收集有关微波功率分派器、ADS仿真等方面的专业资料,阅读和学****下列参照文献:
[1]【M】.电子工业出版社,:
[2]【M】.电子工业出版社,:
[3]【M】.西安电子科技大学出版社,:
[4]【M】.电子工业出版社,.2
微波功率放大器的仿真设计
学生:周东晓
(陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业电子1104班级,陕西汉中723000)
指引教师:贾建科
[摘要]:随着现代无线通信的发展,微波功率放大器已成为微波通信设备的重要部件,它的性能优劣在很大限度上影响着通信质量。因而,对微波功率放大器的研究和设计也越来越受关注。本文分析了微波功率放大器的基本原理,简介了其阻抗匹配电路的措施,并根据指标规定对晶体管的输入输出网络进行阻抗匹配,用微带线实现匹配电路。用ADS软件进行优化仿真,最后设计出大信号微波功率放大器。通过多次调试、测试实验,。
【核心字】:微波;功率放大器;优化设计;CAD.
Thesimulationofmicrowavepoweramplifierdesign
ZhouDongxiao
(Grade11,Class4,Majorelectronicsandinformationengineering,ElectronicsandinformationengineeringDept.,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi)
Tutor:JiaJianke
Abstract:Withthedevelopmentofwirelesscommunication,microwavepoweramplifierhasbeenanimportantcomponentinmicrowavecommunication,,firstlythenonlinearcharacteristicsofthemicrowavepoweramplifierhavebeenanalyzed,,theinputandoutputimpedancematchingnetworkshavebeenrespectivelydesignedforagiventransistor,-parametersimulationandoptimization,,themaximumgainofthedesignedpoweramplifiercanbeupto7dB.
Keyword:microwave;poweramplifier;optimizationdesign;CAD;
目录
1引言 1
2微波功率放大器的非线性特性 2
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3微波放大器的基本原理 6
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4使用ADS软件进行微波功率放大器的设计与仿真 8
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-Pull 16
-Pull模板 17
-Pull的范畴 18
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20
-Pull 21
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结束语 30
道谢 31
附录A:总电路图 32
附录B:参照外文文献 33
附录C:参照外文文献翻译 35
1引言
在现代微波无线通信系统中,信息传播正朝着多载波、大容量、高速度方向迅猛发展。微波功率放大器是微波通信设备的重要部件,它的性能在很大限度上影响通信的质量。例如,微波功率放大器增益减小,输出功率下降,则会引起信噪比减少,或是通信距离减小;三阶互调失真大,对时分数字通信设备而言,会产生码间串扰,增大误码率;功放的泄漏会导致自激,使工作不稳定,严重时甚至会使通信中断。性能优良的功率放大器,除了要进行精确合理的电路和构造设计外,还必须要有良好的生产工艺作保证。
微波功率放大器近年来已广泛应用于雷达、电子对抗、广播电视等领域,它具有体积小、重量轻、耗电少、可靠性高、相位特性好的长处,且一般都在50欧姆的微带线上进行调试。
作为功率放大器,应当有较大的输出功率和较高的效率,同步也要满足带宽、增益和稳定性的规定。由于功率放大器处在大信号状态,放大过程中难免产生非线性失真,在设计中必须着重考虑。因此,设计一功率放大器的核心是合理的选择功放管、对的拟定工作状态、精心设计匹配网络和选择合适的电路等等。
本文的工作就是进行微波功率放大器的优化和设计。其中,第二章简介了微波功率放大器的非线性特性和多种常用线性化技术的基本原理;第三章简介了微波功率放大器的设计原理;,然后用ADS软件进行优化仿真,并对所设计的放大器进行加工制作,最后实验调试。
按照所给定的指标规定,本文研究的功率放大器预期达到如下技术指标:
工作频率:945MHz驻波比:VSWR<2
功率增益:16dB效率:>40%
2微波功率放大器的非线性特性
当微波功率放大器工作在大信号状况时,其幅度和相位特性的非线性会引起信号失真,产生互调和相位噪声[1]。

假设有一功率放大器,该放大器具有非线性,其输入、输出特性如图所示。Pout
Pin
其输出电压可以输入电压的幂级数表达,即
(2-1)
(2-2)
则变为
(2-3)
那么基波功率为
(mW)(2-4)
输入功率为
(mW)(2-5)
定义增益G为
(2-6)
定义线性增益为
(2-7)
那么1dB压缩点增益为
运用上式可求得
(k3<0)(2-8)
把(2-8)式代入(2-4)求出1dB压缩点功率
(2-9)
(2-10)
则(2-1)式变成