【摘 要】
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功率放大器作为雷达和通信系统中射频前端系统的重要组成部分,其性能显著影响着发射机的整机功耗和信号传输距离。本文主要针对物联网应用中功率放大器的带宽扩展、增益提升、效率增强技术进行研究,并基于硅基CMOS工艺设计了三款不同性能的功率放大器,论文的主要工作如下:1.提出了一种小型化J类功率放大器宽带匹配网络结构,设计并实现了一款X波段J类功率放大器来进行验证,相比于已有的J类功率放大器面积缩小了三分之
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功率放大器作为雷达和通信系统中射频前端系统的重要组成部分,其性能显著影响着发射机的整机功耗和信号传输距离。本文主要针对物联网应用中功率放大器的带宽扩展、增益提升、效率增强技术进行研究,并基于硅基CMOS工艺设计了三款不同性能的功率放大器,论文的主要工作如下:1.提出了一种小型化J类功率放大器宽带匹配网络结构,设计并实现了一款X波段J类功率放大器来进行验证,相比于已有的J类功率放大器面积缩小了三分之二。测试结果表明,该功率放大器的3dB带宽范围为6.2～11.8GHz,且在X波段范围内,功放的增益波动始终低于1.5 dB。在3 dB带宽范围内,功放的峰值功率附加效率可达到20.3%,输出1dB压缩点为10.5 dBm。2.提出了一种新型电容补偿结构,利用晶体管和源退化电阻代替传统中和电容结构来提升增益和稳定性,设计并实现了一款差分功率放大器来进行验证,相比于传统中和电容结构稳定性提升了约40%。测试结果表明,在小信号输入时,功率放大器增益可达到23.0 dB,该功率放大器采用1.2V电压供电,输出饱和功率为12.0 dBm,峰值功率附加效率为21.0%。3.设计了一款高回退效率Doherty功率放大器,基于传输线的π型等效模型实现了 Doherty功率放大器的后匹配网络设计。仿真结果显示,在10.5 GHz频率处,功率放大器的输出功率可达15.7 dBm,峰值功率附加效率为33.3%,在6dB回退点效率处达到15%,相比于AB类功率放大器提升了 7%。
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