30MHz-108MHz宽带功放单元的研制

【摘要】无线通信技术的快速发展，对功率放大器提出更高的要求，如宽频带、高效率、高线性度、较大的输出功率，高增益等，其性能的好坏较大的影响了通信质量。本文研制了一款30MHz-108MHz的宽带功放单元。在较宽的频带中，高效率与高线性度成为设计的难点。本文详细介绍了相关的理论，功率放大器的基本结构、宽带匹配技术、常用的线性化技术、滤波器的基本理论、功放单元的设计方案、驻波保护电路及主要的性能指标。同时阐述了在测试中需要注意的问题，介绍了具体的测试方法，最终完成了功放单元的具体设计并给出测试结果。由于需要较高的增益，选用了两级功率放大器进行放大，前级采用飞利浦公司的BLF404，末级采用飞利浦公司的BLF244。为了提高效率，两级均工作在AB状态。比较了几种线性化技术的优缺点及实现的复杂程度，采用了负反馈技术提高线性度。本次设计的放大器使用平衡结构的MOS管，合理的兼顾了线性度和效率这两个指标。通过传输线变压器完成了平衡与非平衡的转换，并且配合ADS软件仿真进行输入输出匹配电路的设计，利用S参数分析了功率放大器的增益、稳定性等各项性能指标，最终完成每级仿真设计。为了滤除谐波及其他杂波，在功率放大器后加入了4段低通滤波器。为了满足功放单元的要求，考虑了功率放大器的输出性能，滤波器要求带内插损小于2dB等。每段采用无源电路进行设计。配合ADS软件进行仿真及优化。最终按照PCB布局、布线以及电磁兼容性原则，利用Protel进行功放单元的PCB版图设计，最终设计出实物。详细说明了测试方法，对实物进行反复调试，给出了各组件以及整个系统的测试数据，同时对设计中所涉及到的一些理论知识加以论证，最终测试结果显示，在整个工作频率范围内，输出功率37dBm，附加效率在46%以上；双音信号间隔100KHz测试，三阶互调在33dBc以上；加入滤波器后的二次谐波抑制在52dBc以上，三次谐波抑制在60dBc以上。设计的功放单元基本符合要求，在效率、平坦度以及线性度等方面性能相对较好。
【作者】李娜；
【导师】胡耀明；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】功率放大器；宽带；负反馈；传输线变压器；平衡式；滤波器；

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