TD-SCDMA高效率F类功率放大器设计与实现

摘要

2011年底全球移动用户数量已突破60亿，用户需求也日趋多样化。伴随而来的，则是具有大系统容量和高数据速率的3G(第三代移动通信技术)标准的全面商用。作为3G标准之一的TD-SCDMA，具有我国自主知识产权，其商用化进程也已在全国展开。并且，其演进技术LTE(Long Term Evolution,长期演进)的研究，也取得了阶段性成功。Equation Chapter1 Section1
　　作为发射机末端重要的部件之一，射频功率放大器消耗了发射机大部分功率。特别是在高通信速率，高峰均比TD-SCDMA信号的情况下，为满足一定信号的质量，功率放大器通常工作在功率回退区域，其效率更低，消耗的功率更多。因此，提高功率放大器的效率，不仅有利于提高整机的效率，降低功耗，而且保护环境，实现可持续的发展。
　　F类功率放大器是一种基于谐波滤波电路的高效率功率放大器，通过改变漏极电压和电流的波形来提高效率。理想情况下，F类放大器具有理想开路和短路终端，漏极电压和电流波形没有重叠，理想漏极效率能达到100％。在实际电路中，功率管的寄生参数对F类放大器的效率影响较大，选取寄生参数影响较小的砷化镓、氮化镓功率管和合适的匹配网络，有利于降低其影响，提高F类放大器的效率。
　　本文以高效率功率放大器作为研究对象，首先描述了诸如D类、E类、F类等高效率功率放大器和多合体结构的技术现状，并详细讨论F类功率放大器的设计。然后，结合相关的项目需求，选取Nitronex公司的GaN功率管NPTB00004，设计了频率范围为2300MHz~2400MHz的F类功率放大器。最后，在ADS软件平台上对驱动功放和F类功放进行了性能仿真，用Altium Designer软件设计印制电路板，并用单音和TD-SCDMA9载波信号对功放的性能进行了测试。
　　在单音信号测试下，峰值附加效率达到71.6%，峰值功率达到37dBm；在TD-SCDMA9载波信号测试下，峰值效率为58.7%，输出功率P1dB为34dBm，未用数字预失真纠正的线性ACLR测试为-19dBc。在文章的最后，对下一步的研究工作，即饱和多合体的设计，进行了展望。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 论文主要内容及结构

第二章 TD-SCDMA高效率F类功率放大器技术现状

2.1 引言

2.2 TD-SCDMA射频功率放大器

2.3 F类功率放大器技术现状

2.4 多合体F类放大器

2.5 小结

第三章 F类射频功率放大器需求分析

3.1 引言

3.2 技术指标

3.3 链路预算

3.4 管子选型

3.5 介质基片选型

3.6 保护电路

3.7 小结

第四章 F类射频功率放大器设计

4.1 引言

4.2 保护电路设计

4.3 驱动级功率放大器设计

4.4 末级F类功率放大器设计

4.5 级联电路

4.6 印制电路板设计

4.7 小结

第五章 F类射频功率放大器测试与性能分析

5.1 引言

5.2 调试和测试平台

5.3 调试和测试

5.4 性能分析

5.5 小结

第六章 结束语

6.1 本文总结及主要贡献

6.2 下一步工作的建议

致谢

参考文献

附录A

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果