大功率场效应管放大器的宽带高增益匹配方法与功率合成技术

摘要

本文以0.5GHz~3GHz频段微波功率放大器为研究对象，研究了大功率场效应管放大器的宽带阻抗匹配方法与功率合成技术，根据指标要求，提出了两种设计方案，通过理论计算和仿真结果验证了方案的可行性，并采用微带传输线和混合集成工艺研制了0.5GHz~3GHz频段微波功率放大器，经测试达到了设计要求。主要取得以下研究成果：
　　（1）分析了宽带放大器阻抗匹配电路的设计要点，给出了一种可以使放大电路达到无条件稳定的有耗匹配电路模型。
　　（2）深入研究了功率合成电路的合成效率，对合成器的损耗、幅度一致性和相位一致性对合成效率的影响进行了分析，并提出了一种工程实际应用中调节相位一致性的方法。
　　（3）在功率合成电路设计中，设计了两种威尔金森功分器，提出了一种利用薄膜电阻作为隔离电阻的设计方案，有效的增强了两端口的隔离，提高了功分器承受功率能力。
　　（4）完成了0.5GHz~3GHz频段微波功率放大器设计，利用ADS、Serenade和HFSS等软件进行了电路的仿真与设计，并针对功率放大器模块和功率合成器设计了测试腔体。针对加工出的模块和功率合成器进行了测试，测试指标与设计要求、仿真结果良好的吻合，在0.5GHz~3GHz频率范围内，输出功率大于50W，增益优于58dB，1dB压缩点大于37dBm，端口驻波优于1.4，谐波抑制大于13.8dBc，非谐波抑制优于50dBc，超过了设计要求。

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1. 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 宽带功率放大器国内外研究现状

1.3 宽带功率合成技术国内外研究现状

1.4 本文研究内容及章节安排

2.功率放大器主要特性及设计理论

2.1 功率放大器主要特性指标

2.2 功率放大器的稳定性

2.3 功率放大器的自激振荡抑制

2.4 功率放大器的偏置电路设计

2.5 本章小结

3.宽带阻抗匹配技术

3.1 阻抗匹配概述

3.2 宽带匹配电路设计原则

3.3 阻抗匹配的主要形式

3.4 有耗匹配电路设计

3.5 本章小结

4.宽带功率放大器分析与设计

4.1 介质基片的选择

4.2 增益放大级匹配电路设计

4.3 驱动放大级匹配电路设计

4.4 功率放大级匹配电路设计

4.5 两级放大器的级间匹配电路设计

4.6 本章小结

5.宽带功率合成器分析与设计

5.1. 功率合成技术的分类

5.2 功率合成效率分析

5.3 主要技术指标及设计方案

5.4 功率合成器设计

5.5 本章小结

6. 结论

参考文献

致谢