【正文】 s 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； 陜西理工學院畢業(yè)設計 目錄 1 引 言 ...............................................................................................................1 2 微波功率放大器的非線性特性 ..................................................................2 單級功率放大器的非線性分析 ........................ 2 微波功率放大器線性化技術 .......................... 4 反饋技術 ..................................... 5 前饋技術 ..................................... 5 預失真技術 ................................... 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軟件進行微波功率放大器的設計與仿真 .......................8 微波功率放大器的設計步驟及參數(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 負載牽引設計 LoadPull .......................... 16 插入 LoadPull 模板 .......................... 17 確定 LoadPull 的范圍 ........................ 18 確定輸出的負載阻抗 .......................... 18 運用 Smith 圓圖進行匹配 ........................... 19 匹配電路的建立 .............................. 19 用實際元件替換輸出匹配電路 ................. 20 SourcePull..................................... 21 電路優(yōu)化設 ....................................... 24 諧波平衡仿真 ................................ 25 優(yōu)化輸入輸出匹配網絡 ....................... 27 印制電路板圖 .................................... 28 生成印制電路版圖 ........................... 29 結束語 ...................................................................................................................... 29 致謝 ........................................................................................................................... 31 附錄 A：總電路圖 .............................................................................................. 32 附錄 B：參考外文文獻 .................................................................................... 34 附錄 C：參考外文文獻翻譯 .......................................................................... 36 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 1 頁 共 35 頁 1 引言 在現(xiàn)代微波無線通信系統(tǒng)中，信息傳輸正朝著多載波、大容量 、高速度方向迅猛發(fā)展。 本文的工作就是進行微波功率放大器的優(yōu)化和設計。 當 1PPO? 時，312 kkA ? ，并以此為據(jù)從（ 220）式中選取合適的解，其中 cos? = (221) 令 ?????? ??? 32c os12716 ?? jM 則 312 kkMA ? (222) 將（ 222）式代入（ 212）、（ 213）式，得 ??? MPPL （ dBm） (223) 2)891lg (10 MPPLo ??? （ dBm） (224) 將（ 223）、（ 216）式代入（ 217）式得 8lg203 ??? MMIM （ dB） (225) 這樣，利用（ 219）、（ 221）、（ 222）、（ 225）式即可求出放大器的交調。 預失真技術 預失真技術 [6]是一項通過產生輸入信號的互補信號，來消除 RF功放的非線性失真的線性化技術。所以增益和穩(wěn)定性在放大器的沒計中都是 著重需要考慮的問題，這兩個問題都有普遍意義。 (2) 資用功率 ? ?22221122111ssSaLaa SS SPPG ?????? ???? PLa是放大器的輸出資用功率，即在放大器的匹配負載上能夠獲得的功率，也是放大器在信源阻抗下的最大輸出功率值。當在輸入端口滿足共扼匹配時， Ga達到最大值。所以用 GT表示增益比較全面，因此以 GT來衡量放大器。功率放大器在大信號工作時，功率管的最佳負載阻抗會隨著輸入信號功率的增加而改變。 為了明確設計目的，在此列出了一些設計需要達到的參數(shù)： 頻率 : 945MHz 輸出功率： 45W 輸入功率： 1W 效率 ： 40% 電源電壓： 28V 根據(jù)上述設計要求，本設計選定飛思卡爾公司的 LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)功率管 MRF9045N。 掃描參數(shù)的設置 (1)雙擊參數(shù)掃描控件“ RARAMETER SWEEP”，修改參數(shù)如圖 43所示。 偏置及穩(wěn)定性分析 原理圖的建立 (1)單擊【 File】選擇【 New Design】，新建原理圖文件，命名為“ BiasStability” .圖 47所示 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 12 頁 共 35 頁 (2)插入 S參數(shù)掃描模板。 圖 410 仿真結果 從圖中可以看出，在 945MHz時，穩(wěn)定因子 K1，功率管在整個帶內部穩(wěn)定。因為功率圓和效率圓心均未顯示出來，所以要改變計算的范圍。 運用 Smith圓圖進行匹配 匹配電路的建立 (1)新建原理圖并命名為“ OutputMatch”，然后再元件面板列表中選擇“ Smith Chart Matching”，從元件面板中調出匹控件 ，建立電路，如圖 421所示。 圖 422 使用史密斯圓圖進行阻抗匹配 (5)單擊“ Build ADS Circuit”，將電路生成至 SmithChat元件。結果如圖 424 圖 424 添加實際元件后的仿真結果 從圖中可以看出，放入實際元件后，參數(shù)有所惡化，但是很小，可以認為輸出阻抗的匹配工作已經完成。工作頻率為 945MHz，掃描功率為 30dB40dB。 (2)用鼠標雙擊所有的微帶，進行如圖 433所示的優(yōu)化設置，需要注意的是，優(yōu)化的范圍要合理否則可能會得不到正確的 結果。這是因為匹配網絡的設置出現(xiàn)了些問題，要對電路進行少許的修改。要求在輸入 ，輸出功率增益 大于 16dB，輸出功率為 1W。 最后特別感謝我家人一直以來給我信心、鼓勵和支持。人們希望不僅能在不同地方進行通話，而且要求開展數(shù)據(jù)、傳真等非話業(yè)務的服務。輸入匹配電路是用來實現(xiàn)放大器輸入端口與信號源之間的匹配，它把放大器呈現(xiàn)的復數(shù)阻抗變換為與信號源阻抗共軛匹配，以獲得最大功率增益匹配。 匹配網絡實現(xiàn) 微波功率放大器的匹配網絡的實現(xiàn)途徑主要有：集總元件法，分布參數(shù)法。因此微波功率放大器的輸入阻抗變換比較大，匹配電路較難設計。 1 寬帶微波功率放大器匹配電路 寬帶微波功率放大器輸入輸出匹配電路對于單級功率放大器而言，主要是設計輸入 匹配電路和輸出匹配電路，而設計多級功率放大器則還需要設計級間匹配電路。 II microstrip tapered line impedance converter。本文的工作從方案論證，到電路 仿真調試 都是在老師的指導下完成的，老師深厚的理論功底，豐富的實際 經驗，孜孜不倦的教誨都使我 受 益非淺，也促成了本文的順利完成。當前世界無線通信發(fā)展迅速，對微波功率放大器研究的重要性日益顯著，也備受人們的關注。優(yōu)化方式選擇為“ Gradient”，最大優(yōu)化次數(shù)為