基于gan hemt大功率宽带射频功率放大器设计

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1、基于GaNHEMT大功率宽带射频功率放大器设计TheDesignofLargePowerandWideBandRadioFrequencyAmplifierBasedonGaNHEMT学科专业：电子与通信工程研究生：张忍指导教师：刘开华教授企业导师：黄建尧高级工程师天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要近几十年以来，电子产品制作工艺越来越精细，芯片集成度和性能不断提高，导致无线通信广泛地渗透到个人消费、远程办公、工业生产以及国家安全和军事技术等关系到国计民生的方方面面。射频功率放大器是无线发射机中非常重要的组成部分，被普遍地应用在无线远程通信、定位导航、卫星通信等

2、系统中。功率放大器中线性度和效率是相互矛盾的，有较高的效率则线性度不理想。本论文采用第三代半导体材料制作的晶体管，并研究其外围电路的结构特点，兼顾了效率、带宽和线性度指标。本论文主要工作是采用Cree公司生产的GaN高电子迁移率晶体管设计功率增益大于55dB、输出功率为55dBm的大功率射频功率放大器。论文首先阐述了射频电路基础知识和功率放大器的主要分类、重要参数，以及当今主流的线性化技术。然后使用CGH40120F氮化镓功率管设计了一种单管射频功率放大器。该功率放大器工作在L频段，输出功率在全频段内大于50dBm，功率增益大于14dB。同时放大器的附加效率为48%并且

3、具有良好的线性度。在此基础上，使用AH125、CGH40006、CGH40045功率管搭建了三级前级驱动电路，驱动信号功率达到40dBm；并采用四个CGH40120F单管功率放大器并联构成末级功率放大器组。最后将驱动电路和末级功率推动电路级联形成最终的射频大功率放大器。仿真结果表明该功率放大器实现了功率增益大于55dB，输出功率为55dBm，且具有较好的线性度，取得较好的效果。关键词：L频段氮化镓晶体管射频功率放大器宽带ABSTRACTInrecentdecades,performancecontinuingtoimproveresultsinwirelesscommu

4、nicationswidelyinfiltratedintopersonalconsumption,remoteoffice,industrialproduction,nationalsecurityandmilitarystrategyandsoon.Itisessentialthattransmitterisapartofthewirelesscommunicationsystem.Highlinearitypoweramplifiergainandefficiencyisacontradictoryissue.Ithasahighefficiencybutthel

5、inearityisnotideal.Inthisdissertation,usingthethirdgenerationofsemiconductormaterialtransistorandstudyingthestructuralcharacteristicsoftheperipheryofeachcircuitmakestheefficiency,bandwidthandlinearitygetagoodresult.ThemainworkofthisdissertationissimulatedesigntheRFpoweramplifierwhichisba

6、sedGaNHEMTthatisproducedbyCreeCompany.Firstly,thedissertationintroducedthecategoriesofRFandmicrowavecircuits,thebasicsofthepoweramplifier,somenecessaryparameterandlinearizationtechniques.ThenusingCGH40120FHEMTdesignedthesingle-tubeRFhigh-poweramplifierwhichworkingbandwidthisonLband.Andth

7、eoutputpowerismorethan50dBminthewholebandwidthandthepowergainisnotlessthan14dB.Atthesametime,theadditionefficiencyisover45%andthelinearityofthepoweramplifierisalsoverywell.Tocompletethelargepoweramplifierwhichpoweris55dBmandpowergainis55dB,thedrivercircuitandpower-pushing