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射频功率放大器作为无线发射机前端的关键模块之一,它的带宽,功率增益,线性度,输出功率和效率等指标必然会严重影响无线通信系统的整体性能。而随着无线通信系统的快速更新和迭代,所引发的频谱资源占用越发复杂,系统能耗逐渐升高等问题,也进一步推动了对宽带、高效率通信系统的研究。作为系统中的核心器件,工业和市场对高效率的宽带射频功率放大器也不断提出更高的要求。综上,对于射频功率放大器设计过程中亟待解决的带宽与效率问题,本文分别针对宽带高效功率放大器的实现技术与基于人工神经网络建模宽带匹配网络的方法进行了研究。文章的主要研究内容包括以下两个方面:
1.针对多倍频程的宽带高效功率放大器的最优阻抗随着频率变化,导致传统宽带匹配网络的优化方案难以兼顾整个频带的难题,本文提出了针对宽带高效功率放大器的人工神经网络算法,通过借助人工神经网络强大的学习输入输出非线性关系的能力,建立宽带匹配网络的人工神经网络模型,结合反向优化算法,实现准确快速设计功率放大器宽带匹配网络的目的,基于此方法所设计的功率放大器的性能在许多方面都优于现有的宽带高效功放,证明了所提出方法的优越性。
2.通过研究连续型谐波控制类宽带高效功率放大器的设计方法,基于晶体管的等效模型与谐波控制理论,提出了基于带通滤波网络和改进的椭圆低通滤波结构设计匹配网络的方案。将不同的滤波器拓扑与宽带功放的设计相结合,能够更好地控制谐波,进一步提高频带内的电路效率和输出功率。依据此方法所设计的功率放大器在1.45-2.55GHz的频率范围内,测得的输出功率达到40dBm以上,同时漏极效率在70%到84%之间。
1.针对多倍频程的宽带高效功率放大器的最优阻抗随着频率变化,导致传统宽带匹配网络的优化方案难以兼顾整个频带的难题,本文提出了针对宽带高效功率放大器的人工神经网络算法,通过借助人工神经网络强大的学习输入输出非线性关系的能力,建立宽带匹配网络的人工神经网络模型,结合反向优化算法,实现准确快速设计功率放大器宽带匹配网络的目的,基于此方法所设计的功率放大器的性能在许多方面都优于现有的宽带高效功放,证明了所提出方法的优越性。
2.通过研究连续型谐波控制类宽带高效功率放大器的设计方法,基于晶体管的等效模型与谐波控制理论,提出了基于带通滤波网络和改进的椭圆低通滤波结构设计匹配网络的方案。将不同的滤波器拓扑与宽带功放的设计相结合,能够更好地控制谐波,进一步提高频带内的电路效率和输出功率。依据此方法所设计的功率放大器在1.45-2.55GHz的频率范围内,测得的输出功率达到40dBm以上,同时漏极效率在70%到84%之间。