【摘 要】
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针对传统射频发射模块频段覆盖范围小,无法满足日益增长的通信需求的问题。本文以第二代军用跳频通信中射频发射模块的研发为背景,在结构上提出了两种新的宽带功率放大器实现方式,并将所提出的宽带理论与实际工程应用相结合,实现了基于LDMOS的宽带射频发射模块的设计与测试。主要工作内容包括以下三个部分:（1）针对传统Doherty功率放大器阻抗变换网络中λ/4微带线的频散特性限制带宽的问题,提出了一种新的负载
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“射频微波电路与系统非线性建模与分析方法研究”； 国家自然科学青年基金“压缩感知框架下认知无线电系统功放设计建模与预失真研究”； 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”； 辽宁省教育厅重点实验室项目“神经网络建模在射频微波电路应用中的研究”；
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针对传统射频发射模块频段覆盖范围小,无法满足日益增长的通信需求的问题。本文以第二代军用跳频通信中射频发射模块的研发为背景,在结构上提出了两种新的宽带功率放大器实现方式,并将所提出的宽带理论与实际工程应用相结合,实现了基于LDMOS的宽带射频发射模块的设计与测试。主要工作内容包括以下三个部分:（1）针对传统Doherty功率放大器阻抗变换网络中λ/4微带线的频散特性限制带宽的问题,提出了一种新的负载调制方法来提高Doherty功率放大器的带宽和回退点效率。该方法将阻抗变换网络中组合点后的λ/4微带线替换为双频匹配电路,利用双频匹配来补偿频散效应,扩展了Doherty功率放大器的带宽,提高了功率回退时的效率。设计了一款工作在2.4～3.7GHz的宽带高效Doherty功率放大器,连续波测试结果表明,频带内输出功率大于42dBm,饱和输出功率时漏极效率达到61.2%～68.4%,6dB功率回退时漏极效率达到49.7%～61.4%。（2）针对晶体管器件的阻抗值因工作频点不同变化较大的问题,提出了一种多频点阻抗匹配的宽带功率放大器设计方法,该方法通过负载牵引系统对晶体管器件阻抗值进行选择,然后使用多段微带线将频带内多个频点的阻抗值同时匹配到负载,有效的降低了工作频点变化对阻抗值的影响,从而拓展带宽。设计了一款工作在0.5～2.5GHz的宽带功率放大器,连续波测试结果表明,频带内饱和输出功率大于41dBm,在饱和功率水平下漏极效率可以达到43.62%～55.38%。然后以该宽带功率放大器为基础,设计了一款0.5～2.5GHz频带内,输出功率在43dBm以上的宽带平衡式功率放大器。（3）将所设计的宽带高效Doherty功率放大器和宽带平衡式功率放大器进行性能对比,选择了更适合的宽带平衡式功率放大器为末级,对0.5～2.5GHz的宽带射频发射模块进行了设计。设计包括驱动级功率放大器、定向耦合器、衰减器、滤波电路、功率检测模块和电源模块。特别的,宽带射频发射模块中功率放大器均使用中国科学院微电子研究所自研LDMOS器件设计,实现了功率器件的全国产化,这在国内尚属首次。测试结果表明在0.5～2.5GHz频率范围内,所设计的宽带射频发射模块饱和输出功率为40.34～44.75dBm,在饱和输出时整体效率达到51.82%～61.45%,三阶互调值均小于-25dBc,当平均输出功率约为34.5dBm时,ACPR在整个频带上优于-30dBc,所设计的宽带射频发射模块基本达到了指标要求,为第二代军用跳频通信系统的研发提供了工程价值。该论文有图101幅,表6个,参考文献72篇。
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