【摘 要】
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随着5G通信技术的飞速发展,多标准、多模式系统对功率放大器提出了进一步的需求,而传统的功放系统由于功能单一、体积较大等劣势,已逐渐不能满足现代军用通信的需求。可重构技术及可重构功放的优势是各个频段之间的信号互不干扰,能够实现高集成度与智能化,且在每个频段内的性能都能达到最佳,因此在当今的军用通信系统中得到广泛的应用。在军用通信系统中,LDMOS器件以其增益高、频率稳定性强的优势已经成为射频领域的主
【基金项目】
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国家自然科学基金“面向未来无线可重构智能射频模块与神经网络建模研究”（6197012667）； 辽宁省特聘教授项目“可重构多模多波段射频功放及无源模块设计与研究”（551806006）； 中国科学院微电子研究所；
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随着5G通信技术的飞速发展,多标准、多模式系统对功率放大器提出了进一步的需求,而传统的功放系统由于功能单一、体积较大等劣势,已逐渐不能满足现代军用通信的需求。可重构技术及可重构功放的优势是各个频段之间的信号互不干扰,能够实现高集成度与智能化,且在每个频段内的性能都能达到最佳,因此在当今的军用通信系统中得到广泛的应用。在军用通信系统中,LDMOS器件以其增益高、频率稳定性强的优势已经成为射频领域的主流技术。同时军用领域应用的特殊性也决定了射频功放需要高度国产化。本文针对军用通信系统中UHF和VHF频段功放互不兼容的问题以及高度国产化的需求,使用中科院微电子研究所自研器件,完成了一款U/V频段LDMOS可重构功放的设计与测试。为解决传统可重构功放可切换频段少、匹配电路结构复杂、调试困难的问题,本文首先提出了一种变Π型网络加双电导加载线结构的可重构双波段功放的设计方法,可在1.6GHz＆2.1GHz、1.8GHz＆2.3GHz两个双波段实现可重构。本文在Π型匹配网络的基础上引入双电导加载线,使同一个匹配网络在两个频率下呈现两个不同的电导,加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配,为验证方法的有效性,对可重构双波段功率放大器进行仿真和设计。结果显示:在四个波段中功放的功率附加效率均大于50.2%,饱和输出功率大于38.9d Bm。该功放电路复杂度较低,且每个波段都有较高的输出功率和功率附加效率,为设计可重构功放提供了一种可行的方案。为解决军用通信中UHF和VHF频段功放互不兼容,包含UHF和VHF频段的宽带功放匹配网络复杂和功放电路尺寸较大的问题,在可重构双波段功放的基础上,设计了一款智能化三级级联U/V频段LDMOS可重构功放,其中的所有功放均采用中国科学院微电子研究所自研国产化LDMOS器件。首先在驱动级使用IMER28B和IME050A两款功放级联,然后使用IME05MS010N作为末级功放,分别在136-174MHz和400-470MHz两个频段进行匹配,并采用单刀双掷开关实现U/V频段的可重构,最终实现单路输出功率大于6W,PAE大于40%。该功放将可重构技术与U/V频段LDMOS功放结合,在国内尚属首次,并可实现在不同输入电压下有稳定功率输出。该功放具有结构紧凑,频段切换快,功率附加效率高等特点,并且在电路中加入了DC-DC和可重构开关,让整体电路更加智能化,可应用在军用通信对讲机或车载台中,为设计系统级U/V频段可重构功放提供了解决方案。本文利用国内外现有技术,制作了可重构双波段功率放大器和U/V频段LDMOS可重构功率放大器,为军用通信领域的国产化做出了一些贡献。该论文有图74幅,表5个,参考文献72篇。
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