X波段固态功率放大模块的设计

摘要

微波频段固态型功率放大模块的广泛应用，不仅局限于以前的军工装备的应用，现在普通的工业化装备中也受到极大的关注。射频功率放大器在无线传输系统中的重要性是显而易见的，尤其是2013年我国工信部对三大运营商颁发了4G牌照，对高增益、大功率的微波固态功率放大器有着极大的需求。
　　首先研究讨论了微波频段功放的设计理论，对功率放大管的稳定性、阻抗匹配技术、功率合成与分配技术、功率放大模块的结构进行了较深入的理论分析。通过射频电路设计与仿真软件对功率放大器进行模块电路仿真设计，对选择器件进行稳定性判定，判断是否绝对稳定，若不处于绝对稳定则需要进行相应的稳定性设计，通过源牵引法和负载牵引法对器件的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化设计。通过联系理论知识和仿真软件提出一种能够实现工程要求的功率放大模块的方案，并进行不断的理论验证。最后运用ADS软件进行整体联合仿真优化，使在理想状态能够满足指标，然后绘制出微带版图，导入AutoCAD软件中，经过调整之后导入Altium Designer软件制作印刷电路版图。按着版图进行制版，对整个模块进行搭建，最后调试和测试，并对测试的结果进行分析和总结。
　　采用Hittite公司的芯片HMC487LP5和HMC7149，这两颗能够工作在本工程所需频段，再结合威尔金森功率分配/合成器来设计功率放大模块。工程要求工作频段在9.3GHz～9.4GHz之间，输入功率为15 dBm，输出功率能达到30W及以上、功率增益为30dB、增益平坦度≤±1.5 dB，实现大功率、高增益的功率放大，最后对功放模块可以改进的部分进行了探讨，对研究工作做了总结和展望。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究工作

1．4 论文的结构安排

2 微波功放的设计理论

2．1 概述

2．2 史密斯圆图和S参数

2．2．1 史密斯圆图

2．2．2 S参数

2．3 微波功放的工作类型选择

2．4 微波功放的主要性能指标

2．5 微波功放的稳定性分析

2．6 微波功放的偏置电路

2．7 微波功放的匹配电路

2．8 功率合成与分配技术

2．9 本章小结

3 功率放大模块的设计

3．1 方案总述

3．1．1 功率放大器设计流程

3．1．2 功率放大模块的整体设计方案

3．2 功率管和板材的选择

3．2．1 功率管的选择

3．2．2 板材的选择

3．3 利用ADS软件进行的设计

3．3．1 ADS简介

3．3．2 稳定性分析

3．3．3 偏置电路的设计

3．3．4 第一级功放的设计

3．3．5 第二级功放的设计

3．3．6 功率分配/合成器的设计

3．3．7 整体的仿真优化

3．4 本章小结

4 微波功放的加工和测试

4．1 功率放大器的加工

4．2 功率放大器的调试

4．3 功率放大器的测试

4．4 本章小结

5 结论

5．1 结论

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

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