2.45ghz低噪声射频功率放大器的设计 毕业论文

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1、目录1引言11.1课题研究目的与意义11.2射频功率放大器概述11.3射频功率放大器的发展现状21.4本课题的研究方法及主要工作32基本理论52.1史密斯圆图52.2S参数62.3长线的阻抗匹配72.3.1微波源的共轭匹配72.3.2负载的匹配82.3.3匹配方法82.4偏置电路82.5微带线简介83功率放大器的基本指标103.1工作频带103.2带宽103.3输出功率103.4噪声系数113.5增益123.6效率133.7稳定性143.8线性度153.9端口驻波比和反射损耗154射频功率放大器设计仿真及优化174.1设计指标及设计流程174.2选取晶体管并仿真

2、晶体管参数174.3晶体管S参数扫描194.4放大器的稳定性分析214.5设计输入匹配网络234.5.1匹配原理234.5.2计算输入阻抗254.5.3单支节匹配电路254.6设计并优化输入输出匹配网络27结论32参考文献34致谢361引言1.1课题研究目的与意义微波和射频工程是一个令人振奋且充满生机的领域，主要由于一方面，现代电子器件取得了最新的发展；另一方面，目前对语音、数据、图像通信能力的需求急剧增长。在这一通信变革之前，微波技术几乎是国防工业一统天下的领域，而近来对无线寻呼、移动电话、广播视频、有绳和无绳计算机网络等应用的通信系统需求的迅速扩大正在彻底改

3、变工业的格局。这些系统正在用于各种场合，包括机关团体、生产制造工厂、市政基层设施，以及个人家庭等。应用和工作环境的多样性伴随着大批量生产，从而使微波和射频产品的低成本制造能力大为提高。这又转而降低了大批新型的低成本无线、有线射频和微波业务的实现成本，其中包括廉价的手持GPS导航设备、汽车防撞雷达，以及到处有售的宽带数字服务入口等。通信技术在近几年内的发展可以说是日新月异，每年都会有大量的新技术诞生并被应用到实践当中，而在这之中，无线通信技术的迅速成熟尤其引人注目。它不仅仅改变了我们的通信方式，更重要的是改变了我们的生活方式，最显著的表现就是无处不在的手机，它使人

4、与人之间的联系更为密切也更加方便，使我们的社会变得更加的紧密，大大提升了世界的一体化进程，可以说手机已经成为我们生活中不可或缺的一部分了。而随着使用人群的快速增长与不断壮大，整个无线通信产业也进入了大规模高速率的发展阶段，在国民经济中的比重越来越大，推动着社会经济持续向前跨步，甚至于对整个社会的发展都有着不可估量的影响力。功率放大器作为无线收发系统中的最后一级，它在整个系统中占有十分重要的地位，如电池供电的功率放大器无线发射节点，对提高发射信号强度、延长系统使用时间、降低电源消耗、减小系统体积重量等起着关键性作用。1.2射频功率放大器概述射频功率放大器的主要功能

5、是放大射频信号，它主要应用于各种无线电发射机中。射频功率放大器的输出功率范围，可以小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线电广播电台的几十千瓦，甚至兆瓦级。射频信号的功率放大，其实质是在输入射频信号的控制下将电源功率转换成高频功率，因此除要求射频功率放大器产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。41.1射频功率放大器的发展现状射频功率放大器由于尺寸小、线性度高、噪声低等优点，广泛应用在卫星通信、移动通信、雷达和电子战以及各种工业装备。随着无线通信和军事领域新标准新技术的发展，日益要求提高射频功率放大器的性能，使之在更宽频带内，具有更高的输出功率、效率

6、和可靠性。例如为在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，获得较高的码片速率和频带利用率。现在通信系统均采用了QPSK、等线性调制技术，这些调制方法对功放的非线性特性非常敏感，因而对放大器有更高的线性要求，提高功率放大器的可靠传输，以避免对邻近信道的干扰，保证调制的窄带特性。这就要求射频功率放大器具有良好的线性。在第三代移动通信系统（3G）中，要求数据传输速率达到2Mbit／s，单个信号的带宽达5MHz，这就需要射频功率放大器具有宽带特性；为了降低通信运营商的运营成本，减小冷却成本、易于热控制，要求提高射频功率放大器的效率；为了减小功率放大的级数，减小功率管的使用，

7、以更低的功率进行驱动，降低成本，这就要求提高射频功率放大器的增益；为了增加通信基站的覆盖范围，减小固定区域内所需要设置的基站以节约成本，同时减小电路的尺寸和重量，这就要求提高射频功率放大器的输出功率。为了满足以上各种应用需求，近50年来人们不断推动射频功率放大器的发展和进步。在这50年的发展过程中，射频器件及射频技术的发展是推动射频功率放大器发展的两大因素。射频器件的发展使射频功率放大器的发展成为可能，射频技术的发展使射频功率放大器的性能得到提高。1、射频器件方面：1948年Shockley.Bardeen等人发明双极晶体管(BJT)及1952年提出结型场效应管

8、(JFET)以后，硅双极