【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 微波功率放大器的仿真設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 周東曉 學(xué)號(hào) 1113014116 所在學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電子 1104 班 指導(dǎo)教師 賈建科 完成地點(diǎn) 物電學(xué)院實(shí)驗(yàn)室 2021 年 6 月 11 日 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 ﹙ 設(shè)計(jì) ﹚ 任務(wù)書 院 (系 ) 物電學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電子信息工程 學(xué)生姓名 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚題目 微波功率放大器的仿真設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚工作自 ___2021__年 __ 2 _月 _ 20_日 起至 __ 2021_年 6月 _20日止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚進(jìn)行地點(diǎn) : 物電學(xué)院實(shí)驗(yàn)室 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚的內(nèi)容要求： 射頻功率放大器在雷達(dá)、無線通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星通訊、電子對(duì)抗設(shè)備等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代無 線通信的關(guān)鍵設(shè)備。功率放大器總是要求在一定頻率范圍內(nèi)輸出一定的功率，同時(shí)滿足系統(tǒng)高效率的要求。我們知道功率放大器的輸出功率和效率是一對(duì)相互矛盾的統(tǒng)一體，不可能在獲得大的輸出功率條件下，又能獲得很高的功率附加效率。在設(shè)計(jì)功率放大器的過程中，往往需要對(duì)這兩個(gè)性能參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行折中處理。那么如何對(duì)這兩個(gè)性能參數(shù)進(jìn)行折中處理就成為功率放大器設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。這個(gè)難點(diǎn)的最好解決方法就是放在功率放大器輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中來解決。本設(shè)計(jì)是利用微波射頻仿真軟件 ADS 對(duì)微波功率放大器進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，掌握微波射頻電路的工程設(shè)計(jì) 理論和設(shè)計(jì)方法，提高專業(yè)素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。 其具體要求如下： 分析微波功率放大器的各項(xiàng)參數(shù)； 查找相關(guān)資料并翻譯相關(guān)的英文資料； 設(shè)計(jì)一微波功率放大器，技術(shù)指標(biāo)如下； 工作頻率 駐波比 VSWR2 ,增益 G16dB 設(shè)計(jì)輸入輸出匹配電路， 并利用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。 五、 畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚應(yīng)收集資料及參考文獻(xiàn)： 收集關(guān)于微波功率分配器、 ADS仿真等方面的專業(yè)資料，閱讀和學(xué)習(xí)下列參考文獻(xiàn)： [1] 徐興福． ADS2021射頻電路設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例【 M】 .電子工業(yè)出版社， 2021： [2] 陳鉞穎 . ADS射頻電路設(shè)計(jì)與仿真從入門到精通【 M】 .電子工業(yè)出版社， 2021： [3] 廖承恩 . 微波技術(shù)基礎(chǔ)【 M】 .西安電子科技大學(xué)出版社， 2021： [4] 應(yīng)熒瑩 . 微波工程【 M】 .電子工業(yè)出版社， 2021． 2 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 微波 功率放大器的仿真設(shè)計(jì) 學(xué)生：周東曉 （陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)電子 1104班級(jí)，陜西 漢中 723000） 指導(dǎo)老師：賈建科 [摘要 ]： 隨著現(xiàn)代無線通信的發(fā)展，微波功率放大器已成為微波通信設(shè)備的重要部件，它的性能優(yōu)劣在很大程度上影響著通信質(zhì)量。因而，對(duì)微波功率放大器的研究和設(shè)計(jì)也越來越受關(guān)注。 本文分析了微波功率放大器的 基本原理 ，介紹了其阻抗匹配電路的方法，并根據(jù)指標(biāo)要求對(duì)晶體管的輸入輸出網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配，用微帶線實(shí)現(xiàn)匹配電路。用 ADS 軟件進(jìn)行優(yōu)化仿真，最后設(shè)計(jì)出大信號(hào)微波功率放大器。通過多次調(diào)試、測(cè)試實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的微波功率放大器在 的頻率上增益達(dá)到 16dB以上 。 【 關(guān)鍵字 】 ： 微波 。功率放大器 。優(yōu)化設(shè)計(jì) 。CAD. 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) The simulation of microwave power amplifier design Zhou Dongxiao (Grade 11,Class 4,Major electronics and information engineering ， Electronics and information engineering Dept.， Shaanxi University of Technology， Hanzhong 723000， Shaanxi) Tutor: Jia Jianke Abstract :With the development of wireless munication， microwave power amplifier has been an important ponent in microwave munication, its capability effects the quality of the munication in a large extent. So it has been paid more and more attention in the research and design of microwave power amplifier. In this paper, firstly the nonlinear characteristics of the microwave power amplifier have been analyzed, and several impedance matching circuits for the power amplifier have been introduced. Then according to the required features, the input and output impedance matching works have been respectively designed for a given transistor, using microstrip line model to solve this problem. And after having used the ADS software to make Sparameter simulation and optimization, a large signal microwave power amplifier is finally designed. With a series of rigorous experiments and tests, the maximum gain of the designed power amplifier can be up to 7dB . Key word: microwave； power amplifier； optimization design； CAD； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 1 引 言 ...............................................................................................................1 2 微波功率放大器的非線性特性 ..................................................................2 單級(jí)功率放大器的非線性分析 ........................ 2 微波功率放大器線性化技術(shù) .......................... 4 反饋技術(shù) ..................................... 5 前饋技術(shù) ..................................... 5 預(yù)失真技術(shù) ................................... 5 3 微波放大器的基本原理 ..............................................................................6 微波功率放大器的增益 .............................. 6 微波晶體管放大器的穩(wěn)定性 .......................... 7 4 使用 ADS軟件進(jìn)行微波功率放大器的設(shè)計(jì)與仿真 .......................8 微波功率放大器的設(shè)計(jì)步驟及參數(shù) .................... 8 直流掃描 ......................................... 8 放入飛思卡爾元件模型 ......................... 9 掃描參數(shù)的設(shè)置 ............................... 9 仿真并顯示數(shù)據(jù) .............................. 11 偏置及穩(wěn)定性分析 ................................ 111 原理圖的建立 .............................. 1112 穩(wěn)定性分析 .................................. 13 穩(wěn)定措施 .................................... 14 加入偏置電路 ................................ 15 負(fù)載牽引設(shè)計(jì) LoadPull .......................... 16 插入 LoadPull 模板 .......................... 17 確定 LoadPull 的范圍 ........................ 18 確定輸出的負(fù)載阻抗 .......................... 18 運(yùn)用 Smith 圓圖進(jìn)行匹配 ........................... 19 匹配電路的建立 .............................. 19 用實(shí)際元件替換輸出匹配電路 ................. 20 SourcePull..................................... 21 電路優(yōu)化設(shè) ....................................... 24 諧波平衡仿真 ................................ 25 優(yōu)化輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò) ....................... 27 印制電路板圖 .................................... 28 生成印制電路版圖 ........................... 29 結(jié)束語 .........................................................................