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随着无线通信技术的发展,基于软件无线电(SCA)架构的无线通信系统要求具备多频段、多模式工作能力以及支持高速数据通信。为满足这一要求,功率放大器必须具备宽频谱的工作能力,能够在工作带宽内具有足够高的线性度和效率指标。本论文基于氮化镓GaN HEMT开展宽带功率放大器的设计,旨在解决功放的宽带、线性和高效率指标问题。第三代宽禁带半导体GaN HEMT具有功率密度大、匹配阻抗高、电子饱和漂移速度快等优势,是研制小型化宽带线性高效率功放的重要功率半导体材料。本论文通过使用GaN HEMT晶体管,基于GaN HEMT大信号模型,根据总体设计指标,研制了L波段的大功率宽带功率放大器。主要工作有以下几个方面:第一,深入分析当前宽带功率放大器的国内外发展动态和发展方向,研究宽带功率放大器的基本设计理论,包括基本设计指标、大信号非线性分析方法、多种宽带匹配网络的特性。第二,制定总体设计方案,并细化分解各分模块指标。选择CREE GaN HEMT,PCB板材为ROGERS RO4350高频板材。综合考虑系统增益、输出功率以及线性度等指标,功率放大器的链路采用三级级联放大,其链路组成包括预驱动级、HPF、驱动级和末级功放四个分模块。其中末级功放采用平衡合成结构,能够提高输出功率和线性度指标,具备最佳的输出端口反射系数,确保功放的整体稳定性。第三,设计宽带匹配网络。在1-2GHz频带范围内,选择宽带匹配电路为多枝节并联导纳和渐变线相结合方式,即多级阶梯阻抗变换器并联开路或者短路枝节结构。使用GaN HEMT的大信号模型,在ADS软件的谐波平衡和联合仿真环境下不断的优化匹配参数使功放达到最优的设计指标,最后设计出满足指标要求的宽带匹配网络,完成L波段功率放大器设计和实现。第四,对功放实物进行实际测试,包括测试系统方案、调试流程和测试方法、实际测试结果的对比分析与结论。最后实测结果为,在1-2GHz频段范围内,功放输出功率高于60W,效率高于48.1%,三阶互调高于26.5dBc。使用QAM16多载波调制信号测试结果为输出平均功率高于20W,EVM<3.5%、ACPR>30.5dBc。实测试结果与仿真结果基本一致,满足设计指标要求。