功率放大器是一种重要的通信模组,广泛应用于各种通信网络的前端发射设备中。然而随着各种复杂调制技术的不断进步,信号的峰均比越大,导致功放在功率回退下难以维持高效率状态。因此,本文旨在针对专用通信网络中高峰均比信号的特点,设计一款高增益、高效率的功率放大器模组。该功放模组由电源、低噪声放大器、前级驱动放大器和末级功率放大器四个模块构成。通过设计合理的功放模组,提高通信网络的可靠性和性能。现将本文主要研究内容和创新点进行总结:1、在功放模组中,前级驱动放大器是用于放大信号并驱动末级功率放大器的重要组成部分。为解决在采用ADS进行功放设计时出现的谐波仿真不收敛情况,前级驱放采用了自动化功放设计系统进行设计。最终设计出来一款在1.35-1.8 GHz工作的前级驱动,实验结果表明:回退点的输出功率为25.4-26.8 d Bm,整个频段内的增益为15.94-19.47 d B。通过数字预失真处理后,前级驱放达到了通信要求。2、对传统对称Doherty功放的有源负载调制理论进行分析,为解决四分之一波长线的带宽限制并增大回退量,本文采用了基于后匹配网络的非对称Doherty功放架构。最终设计了一款1.35-1.8GHz的末级功放,并进行了测试。测试结果表明,该功放在饱和输出为43.49-45.03 d Bm的情况下,回退8 d B时的漏极效率为43.4-50.8%,饱和漏极效率为54.5-66.9%。经过数字预失真处理后功放满足了通信要求。3、最后对功率放大器模组进行了全面的测试。测试结果表明,模组在整个频段内的增益范围为42.3-46.98 d B,回退8 d B时模组整体效率为27.61-35.55%。结果表明我们的功率放大器模组具有高效率和高增益特性,能够应对复杂调制技术带来的挑战,提高通信网络的可靠性和性能。4、为进一步缩小功放模组的面积和提高模组线性度,本文利用Ga As HBT工艺制作了一款小型化前级驱放芯片,用于替代功放模组中的低噪放和前级驱放。采用基极自适应电流源偏置电路以减少温度对HBT器件的影响并提高功放线性度。最终,本文成功地设计出了一款1.35-1.8 GHz的小型化前级驱放,并进行了仿真测试。仿真结果表明,该前级驱放的输出功率最小为35.2 d Bm,增益波动为1.5 d B,AM-AM最大为0.74 d B,AM-PM最大为2.02度,IMD3最大为-44.627 d Bc。这些结果表明,该功放芯片可以有效地缩小专用通信网络功放模组的面积并提高模组线性度,具有重要的工程实用价值。
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