【摘 要】
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随着无线通信标准的更新迭代,通信规划的频段越来越多,调制方式也越来越复杂。宽带的射频驱动放大器,能同时满足对多个频段信号放大的需求,替代多个窄带放大器,简化拓扑的复杂度,有效提高系统集成度。本论文介绍射频放大器的基本理论,包括设计基础、性能指标和基本工作类型。讨论了宽带的射频放大器的设计难点,分析论证了常用的几种宽带放大器拓扑结构和宽带匹配网络的特点、优势和局限性。结合放大器的设计基础和宽带设计方
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随着无线通信标准的更新迭代,通信规划的频段越来越多,调制方式也越来越复杂。宽带的射频驱动放大器,能同时满足对多个频段信号放大的需求,替代多个窄带放大器,简化拓扑的复杂度,有效提高系统集成度。本论文介绍射频放大器的基本理论,包括设计基础、性能指标和基本工作类型。讨论了宽带的射频放大器的设计难点,分析论证了常用的几种宽带放大器拓扑结构和宽带匹配网络的特点、优势和局限性。结合放大器的设计基础和宽带设计方法的研究,本文采用GaAs HBT工艺设计了一款宽带高增益驱动放大器。工作频段在2.5～5 GHz,相对带宽达到了66.7%,覆盖第五代移动通信技术（5G）的N77、N78、N79频段和从第四代移动通信技术（4G）重耕的N41频段。为了满足驱动放大器的增益需求,采用两级放大。驱动放大器的第一级工作在A类、第二级工作在AB类,使放大过程具有良好的线性。在晶体管加入集电极和基极的负反馈网络,提供宽频段内良好的增益平坦度。结合理论设计了满足工作带宽的两级LC等Q值匹配网络。为了方便调试,输出匹配网络被实现在了基板上。输入、级间匹配网络和第一第二级放大则被实现在了GaAs衬底上。对版图电磁仿真模型、输出匹配等效参数模型和有源器件进行联合仿真,迭代优化达到设计指标后流片。测试得到驱动放大器在全频带内绝对稳定。工作频段内输入回拨损耗(S11)小于-8 dB,输出回波损耗(S22)小于-10 dB,小信号增益(S21)达到29 dB的高增益。全频带饱和输出功率(Psat)大于26 dBm,1dB压缩点输出功率(P1dB)大于24 dBm,功率附加效率（PAE）大于32%,三阶交调截点输出功率（OIP3）大于30.5 dBm。LTE调制信号测试下15 dBm输出功率的ACPR小于-37 dBc。基本满足指标要求,达到了良好的线性驱动能力。同时针对传统自适应偏置随输出功率增加发生增益波动的情况,提出了改善后的新型线性化偏置电路,在ADS中进行仿真验证了可行性。
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