微波GaAs功率放大器及FET预失真器的研究

摘要

微波功率放大器的设计是在对器件模型的准确建立的基础上，逐步开展的。然而不是所有的器件模型，厂家都会给出。而且工艺不同，也会造成模型的不相同。所以本文从GaAs功率放大器的小信号建模开始，然后大信号建模，最后得到器件的输入，输出阻抗。进而进行输入，输出匹配。由于功率放大器大多工作在1dB压缩点附近，甚至超过1dB压缩点。这时器件的非线性非常严重，表现为三次谐波，五次谐波。改善功率放大器的非线性，是极为重要的。本文采用FET作为预失真发生器，对功率放大器的非线性进行改善。
　　 功率放大器线性化技术主要包括功率回退法，负反馈法，前馈法及预失真法等，本文主要针对预失真技术中的模拟预失真技术进行研究和分析。
　　 第一部分。首先，本文从场效应管的传统建模方法入手，建立了微波功率FET的小信号模型，然后通过测试FET的直流特性曲线，拟合得到它的大信号模型，最后利用谐波平衡法对器件的模型进行非线性分析，得出输入，输出阻抗。不同以往的谐波平衡算法，在这里我们提出了转换矩阵的概念，采用全频域的谐波平衡算法，使得计算的效率得到了大幅度的提高。
　　 第二部分。首先就不同的线性化技术进行了简要的原理分析与比较，指出模拟预失真技术的优越性。然后针对模拟预失真器进行了专门研究，就基于场效应管的预失真器进行了理论分析，并比较两者的不同之处。同时，对环路模拟预失真器结构进行了研究，包括单环结构、双环结构。通过分析，仿真，比较，最终采用基于双环结构和场效应管相结合的模拟预失真模块方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文内容安排

第二章 功率放大器的理论基础

2.1 AM-AM和AM-PM

2.2 单音测试

2.2.11dB压缩点

2.3 双音测试

2.3.1 交调系数

2.3.2 三阶交截点

2.4 ACPR测试

第三章 功率放大器的小信号建模

3.1 建模方法概述

3.2 等效模型建立

3.3 目标函数的选取

3.4 优化方法的选择

3.5 基于遗传算法的小信号建模结果

第四章 大信号建模与谐波平衡法

4.1 大信号模型选取

4.1.1 非线性电流Ids

4.2 待定参数的提取

4.3 非线性电路的分析方法

4.4 谐波平衡法

4.4.1 谐波平衡方程的建立

4.4.2 谐波平衡方程的求解

4.5 全频域谐波平衡法

4.5.1 频域转换矩阵的建立

4.5.2 非线性电流源的频域表示

4.5.3 全频域谐波平衡方程的建立及求解

4.5.4 全频域谐波平衡仿真结果

第五章 射频模拟预失真器

5.1 功率放大器的线性化技术

5.1.1 功率回退法

5.1.2 负反馈法

5.1.3 前馈法

5.1.4 预失真技术

5.1.5 线性化技术比较

5.2 模拟预失真器的基础

5.3 基于场效应管的模拟预失真器的研究

5.3.1 基于场效应管漏-源沟道的预失真器

5.3.2 串联场效应管式预失真器

5.4 场效应管模拟预失真的设计与仿真

5.4.1 单环结构

5.4.2 双环结构

5.5 系统仿真

总结

致谢

参考文献