wcdma基站功率放大器的研制与改进设计

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1、独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论本人签名：处，本人承担一切相关责任。日期：j擎仁厶生一关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复

2、印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位本人签名：导师签名：适用本授权书。日期：第一章绪论1．1课题背景目前，随着无线通信和微电子技术的蓬勃发展，无线通信的用户尤其是无线手机用户迅猛增长，对现代通信提出了更高的要求。特别是第三代移动通信技术，其核心业务不再局限于语音、图像，而是更高要求的多媒体业务。这就要求通信系统的容量不断扩大，信息的可靠性和安全性不断提高，致使通信频段越来越拥挤。为了改

3、变这种局面，人们提出了各种技术来提高频谱的利用效率。如采用新的宽带数字传输技术(如OFDM、W-CDMA、MC．CDMA)以提高信息的传输效率和可靠性，高效的数字调制技术(如QPSK和MQAM等)以达到更广泛的信道空间分配【11。由于这些技术的信息传输都朝着大容量、多载波、多电平、宽频带和较高峰均比的方向发展，这对发射机的射频功率放大器提出了非常高的要求【2-4]。在移动通信系统的基站和移动台的发射机中，最重要的部件是射频功率放大器。功率放大器和相关的射频器件占无线基站硬件成本的40％以上。射频功率放大器不是一个纯线性器件，尤其是工作在饱和点附近，非线性失真将很严重。虽然像QPSK和DQPSK

4、线性调制在理论上可以获得高的频谱效率，但是由于放大器存在非线性，当放大器的输入信号为正交调制信时将产生互调失真，另外放大器的输入输出特性与输入信号的包络幅度有关，信号的包络波动也将产生互调失真【5】，这些互调失真产物会对带外信号产生干扰，使功率放大器输出信号频谱扩展。射频功率放大器是整机最耗电的部分，因此为了节省成本提高效率，功率放大器又常常需要工作在饱和点附近。因此高功效、高线性度的功率放大器研究成为整个射频系统构建的关键【6J。1．2国内外现状与趋势在提高功率放大器性能方面，国内外普遍使用的主要有两种方法：一是改进放大器本身的性能；二是采用先进的射频技术。改进放大器本身的性能是从根本上提升

5、放大器内部的信号完整性，这是最直接，但也是最复杂的方法。这种方法主要是通过发明性能更好、更合适的晶体管，应用更先进的集成技术‘71。改进射北京邮lU人学丁学顾Ij学位论文频技术是指在设计过程中，综合考虑器件的寄生效应、温升效应、以及记忆效应等，使用更好的偏置电路、匹配电路、散热和屏蔽技术来最大幅度地提高放大器的性能【8】，另外可使用附加的技术如线性化技术。射频器件和射频技术的发展使射频功率放大器的性能不断得到提高，主要体现如下：1、在射频器件方面p。lJ：1948年Shockly、Bardeen和Brittain等人发明硅双极晶体管(BJT)，从那时起，对它进行了持续不断的研究和改进，BJT是

6、目前应用最广泛的半导体器件之一。就微波应用而言，硅微波晶体管主要在S波段以下使用，其优点是价格便宜、可靠性高。1952年提出了结型场效应管(JFET)，随后砷化嫁肖特基势垒场效应管(GaAsFET)应运而生。70年代以后，GaAs单晶及其外延技术获得突破，砷化稼金属半导体场效应晶体管(GaAsMEsFET)研制成功。由于GaAs材料载流子迁移率高、禁带宽度大，从而使微波固态功率放大器具有高频率、低噪声，大功率等一系列优点。进入80年代，由于分子束外延技术(MBE)和金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术的进展，超薄外延层的厚度及杂质浓度得以精确控制，使异质结器件迅速发展，由AIGaAs／GaA

7、s或InP／InGaA组成的异质结双极晶体管(HBT)相继研制成功，采用这些器件设计的微波功率放大器能提供更高的增益、效率，具有很好的高频特性。到90年代，基于新电气结构的多种新型固态功率器件相继出现，如高电子迁移管(HEMT)，以及厦晶高电子迁移率晶体管(PHEMT)，异质结场效应管(HFET)和异质结双极晶体管(HBT)，同时使用了多种新材料如InP、SiC、SiGe及GaN等，这些器件具有更