【正文】 或輸出端口是否等效有負阻來進行判斷。所以用 GT表示增益比較全面，因此以 GT來衡量放大器。 Ga只與輸入端有關(guān)而與輸出端無關(guān)?？勺C明： ? ?? ?2221 111sinsinM ??? ????? ? ?? ?2222 111outLoutLM???????? 因此，三個功率增益中若已知其中一個，既可知另外兩個。 GT的物理意義為：插入放大器后負載實際得到的功率是無放大器時可能得 到的最大功率的多少倍。當在輸入端口滿足共扼匹配時， Ga達到最大值。而實際放大器在輸入、輸出端不見得是共扼匹配的。應(yīng)用式 (22)便于研究信源阻抗變化對放大器功率增益的影響。 是源反射系數(shù)。 (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。從中可見實際功率增益只與功率管 S參數(shù)和 負載阻抗有關(guān)，而與輸入端口 的匹配程度無關(guān)。增益 中的參數(shù)在晶體管這個二端口網(wǎng)絡(luò)中的含義如圖 2l所示。微波放大器設(shè)計都要設(shè)計輸入、輸出匹配電路，所以在本章后面對輸入、輸也匹配網(wǎng)絡(luò)的幾種主要形式進行了研究。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。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 35 頁 3 微波放大器的基本原理 在微波放大器的設(shè)計中，從原則上講都是希望提高放大器的增益。預(yù)失真技術(shù)則可看成開環(huán)系統(tǒng)，它沒有閉環(huán)系統(tǒng)的校正精度，但它能夠處理的多載波信號調(diào)制帶寬非常寬，也不存在制約閉環(huán)系統(tǒng)固有的穩(wěn)定性問題。 一般說來，各種線性化方法大體都可以歸成兩大類 [7]，即開環(huán)或閉環(huán)技術(shù)。 預(yù)失真技術(shù) 預(yù)失真技術(shù) [6]是一項通過產(chǎn)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(shù)。 前饋技術(shù) [35]比反饋技術(shù)提出的 早，是一種寬帶線性化技術(shù)。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 35 頁 將 RF 輸出信號直接反饋到輸入端，通過反饋來達到對 IM 產(chǎn)物的抑制，即 RF 直接反饋法，常用于低功率放大器，其應(yīng)用受到工作頻率和輸出功率的很大限制，反饋環(huán)上的有限時延限制了帶寬 [2]，而且，這種方法難以實現(xiàn)多級反饋。提高放大器線性度最簡單的方法是將放大器工作在甲類，并降低工作電 平，直到得到所要求的線性度，即功率回退法 。 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(diào)。如圖 23所示。 其輸出電壓可以輸入電壓的冪級數(shù)表示，即 ????? 33221 iiio ekekeke (21) wtAei cos? (22) 則 0e 變?yōu)? wtAkwtAkwtAkAkAke 3c os412c os21c os)43(21 3322331220 ????? (23) 那么基波功率 0P 為 RAkAkP32331010243????????????? ?? (mW) (24) 輸入功率 iP 為 RAPi32 102 ???????? (mW) (25) 定義增益 G為 )43lg (20 231 AkkPPG io ??? (26) 定義線性增益 0G 為 1lg20 kGo ? (27) 那么 1dB壓縮點增益 1G 為 101 ??GG Pout Pin 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 35 頁 利用上式可求得 312 kkA ? (k30) (28) 把（ 21P 8）式代入（ 24）求出 1dB壓縮點功率 3311 ?? kkP (29) 時當 )c os(c os2 21 twtwAe i ?? (210) 則（ 21）式變成 ? ?? ? ? ?? ? ]3c o s3[ c o s281)2c o s ()2c o s (2832c o s2c o s41)2c o s ()2c o s (283c o sc o s892])c o s ()[ c o s (2121213312213321221221332123121212222twtwAktwwtwwAktwtwAktwwtwwAktwtwAkkAtwwtwwAkAke o??????????????????? ??????? (211) 由上式可見放大器輸入、輸出頻譜如圖 22所示，從圖 22可以看出，非線性放大器會產(chǎn)生許多雜散頻率，其中 12212121 2222 ww ??? 、 在頻帶外 ,而1221 22 w ?? 、 在頻帶內(nèi)，即為交調(diào)產(chǎn)物。 按照所給定的指標要求，本文研究的功率放大器預(yù)期達到以下技術(shù)指標： 工作頻率： 945 MHz 駐波比 ： VSWR2 功率增益： ? 16dB 效 率： 40% 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 35 頁 2 微波功率放大器的非線性特性 當微 波功率放大器工作在大信號情況時，其幅度和相位特性的非線性會引起信號失真，產(chǎn)生互調(diào)和相位噪聲 [1]。 本文的工作就是進行微波功率放大器的優(yōu)化和設(shè)計。由于功率放大器處在大信號狀態(tài)，放大過程中難免產(chǎn)生非線性失真，在設(shè)計中必須著重考慮。 微波功率放大器近年來已廣泛應(yīng)用于雷達、電子對抗、廣播電視等領(lǐng)域，它具有體積小、重量輕、耗電少、可靠性高、相位特 性好的優(yōu)點，且一般都在 50歐姆的微帶線上進行調(diào)試。比如，微波功率放大器增益減小，輸出功率下降，則會引起信噪比降低，或是通信距離減小；三階互調(diào)失真大，對時分數(shù)字通信設(shè)備而言，會產(chǎn)生碼間串擾，增大誤碼率；功放的泄漏會造成自激，使工作不穩(wěn)定，嚴重時甚至會使通信中斷。CAD. 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 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； 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)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(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 .........