级联双频带高效射频与微波功率放大器关键技术的研究

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1、级联双频带高效射频与微波功率放大器关键技术的研究ResearchonKeyTechniquesofCascadedDual-BandHigh-EfficiencyRFandMicrowavePowerAmplifiers一级学科：电子科学与技术学科专业：电路与系统作者姓名：成千福指导教师：马建国教授天津大学微电子学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津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

2、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。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要摘要射频功率放大器作为无线发射机射频前端最关键的模块，其研究一直以来都是射频/微波通信领域的焦点。纵观射频功放的发展历

3、程，射频功放的研究主要围绕如何提高其各方面的性能指标展开。一方面，为了提高PAE，E类、F类和逆F类等高效功放成为近年来一直关注的研究热点；另一方面，为了适应高速率信号传输及通信模式多元化的发展需求，双频带高效功放的研究也越来越受到关注；另外，为了提高双频带高效功放的增益，级联双频带高效功放成为最优的解决方案。然而，目前这三方面的电路实现还面临很多重要挑战。因此，本文围绕这三方面亟待解决的热点问题，从高效功放的研究出发，然后基于此，对双频带高效功放的设计方法进行了研究，最后基于这两方面，对级联双频带高效功放的关键设计技术进行了深入研究。因此，本文的主要创新性成果包括以下三个方面：

4、1.在高效功率放大器方面：提出了分别针对F类/逆F类谐波调谐类功放和并联型E类开关功放的微带寄生补偿电路。这两种电路不仅结构简单，而且解决了目前在频率升高时晶体管封装等引入的寄生效应对这两类高效功放的效率等性能带来较大影响的问题。其中，基于提出的寄生补偿电路实现的F类和逆F类功放在2.14GHz工作频率下分别获得了80.2%和79.1%的最大PAE。2.在双频带高效功率放大器方面：基于以上研究，提出了一种基于复合左右手传输线和具有谐波调谐功能的双频带直流偏置电路实现的双频带F类功放设计方法，解决了目前双频带高效功放效率低于单频带高效功放效率和双频带性能不平衡的两个问题。基于此方法

5、实现的双频带F类功放在1.7GHz和2.14GHz工作频率下分别获得了78%和77.1%的最大PAE。3.在级联双频带高效功率放大器方面：基于以上两方面研究，提出了一种基于双频带级间耦合技术和级间多谐波阻抗匹配技术的级联双频带谐波调谐类功放的设计方法，在一定程度上填补了目前级联双频带高效功放设计方面的空白。基于此方法实现了可工作在1.62GHz/2.08GHz的级联双频带谐波调谐类功放，其中驱动级工作在双频带逆F类模式，功率级工作在双频带F类模式。测试结果表明，所设计的级联双频带谐波调谐类功放在1.62GHz和2.08GHz下分别获得的最大PAE为71.5%和73%，增益为23.

6、2dB和22dB。这是目前文献中报道的第一个可工作在并发模式的级联双频带高效功放。关键词：射频与微波功率放大器，高效率，双频带多谐波阻抗匹配，级联双频带高效功率放大器，寄生补偿电路I万方数据ABSTRACTABSTRACTAradiofrequency(RF)poweramplifier(PA)isthemostcriticalmoduleintheRFfrontendofwirelesstransmitters,anditsresearchhasbeenthefocusofRF/microwavecommunicationtechniques.Throughoutthehist

7、oryofRFPAs,theresearchofRFPAsismainlyfocusedonhowtoimprovethePAs’performanceinvariousaspects.Ontheonehand,inordertoimprovethePAE,thehigh-efficiencyPAs,suchasclass-E,class-Fandinverseclass-F,havebecomeoneofthehotresearchissuesinrecentyears.Ont