射频功率放大器的多谐波失真特性建模

摘要

对射频功率放大器应用计算机辅助设计技术的基础是要建立足够多的非线性大信号射频模型。如果这些模型存在的话，能减少大量的重复性工作，使得设计工作更加的简便和快捷，极大程度上的缩短电子产品的开发周期。大信号散射函数概念的提出给人们一种全新的思路来解决模型的建立所存在的各种问题，但同时也给科研工作者提出了更多的挑战。本文研究的目的就是基于现有的大信号散射函数理论，寻求表征射频功率放大器多谐波失真特性的通用建模方法。
　　首先，本文综述了射频功率放大器的各类模型，物理级模型、电路级模型和行为级模型的特点及其各自的优缺点，系统地介绍了射频功率放大器的各项性能指标，包括输出功率、功率效率、谐波失真、交调失真和工作频带等；并针对射频功率放大器的非线性特性，从时域和频域两个角度对比分析了各类非线性分析的方法，重点介绍了谐波平衡法的基本原理及应用其分析射频功率放大器非线性特性的必要条件。
　　其次，本文证明了在任意两个复信号谐波相关情况下，通过引入第三个基波复信号的相位作为参考可以使得这两个谐波相关复信号的比值保持时不变相位这一结论，并做了相应的实验验证；接下来，基于非线性大信号散射函数理论和谐波叠加原理，本文提出了一种用来线性化散射函数的新方法，应用该方法得到的最终形式与经典的散射参数相类似。另外，在弱非线性条件下，与相位归一化和线性化技术相结合，本文详细的分析了极坐标系下线性化表达式的各部分功能，并预测了输出散射波所应该具有的特性。进一步，本文通过数学方法详细地证明了输入信号的共轭项的起源，并说明了共轭项存在的意义。
　　最后，本文着重强调了上述多谐波失真特性模型广泛的应用价值。继而为了验证理论的正确性，本文基于大信号网络分析仪设计了针对高电子迁移率晶体管的建模实验，结合测量数据，运用不同的建模方法对晶体管建模。最终，通过对比线性化散射函数和经典的散射参数所建立模型的优缺点，总结该技术应用于射频功率放大器建模具有很大的可行性和广泛的应用前景。

目录

射频功率放大器的多谐波失真特性建模

POLYHARMONIC DISTORTION CHARACTERISTICS MODELING FOR RADIO FREQUENCY POWER AMPLIFIER

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题的目的和意义

1.3 非线性器件表征技术的发展现状

1.4 本文的主要研究内容和结构

第2章 射频功率放大器建模概述

2.1 射频功率器件建模基本概念

2.2 行为级模型

2.3 射频功率放大器的性能指标

2.4 非线性分析

2.5 本章小结

第3章 消除谐波相关复信号比值相位模糊算法

3.1 引言

3.2 算法的理论推导与证明

3.3 算法的应用举例

3.4 本章小结

第4章 误差传播分析

4.1 引言

4.2 误差传播公式推导

4.3 传播误差分析与应用举例

4.4 本章小结

第5章 多谐波失真行为模型

5.1 散射函数线性化理论基础

5.2 非线性散射函数的线性化

5.3 共轭项来源证明

5.4 模型应用价值分析

5.5 实验与模型精确度分析

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢