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高性能低功耗射频功率放大器的设计

马鹏飞

   随着射频通讯的发展,射频收发系统越来越向着小型化、集成化发展。但是随着集成度的越来越高,如需实现便携式的经济的集成射频系统,系统的功耗变得越来越重要。 本文通过对系统各个模块的分析,发现射频系统中功率放大器模块对整个系统的功耗影响较大。要实现整体系统功耗最小的目标,就要求实现系统中功率放大器的低功耗设计,这也是整个系统低功耗设计的有效手段。 减小功率放大器功耗,可以通过提高系统中功率放大器的效率来等效地实现,这样可以在保证输出功率的同时减小功率放大器的损耗。通过对功率放大器各种类型(A类、AB类、B类、C类、D类、E类)的效率的研究,总结出开关型功率放大器有着比经典功率放大器更高效率的优越性,最终决定采用E类功率放大器是作为高效率射频系统的最佳选择。 通过对E类功率放大器的经典结构以及理论的详细研究,发现采用经典的E类功率放大器时,在实际情况下存在的很多非理想特性(主要存在系统噪声的影响,衬底耦合效应的影响,栅极面积的制约以及谐波失真等等)制约着传统的E类功率放大器的性能。 基于以上不足,本文采用差分输入输出结构以及对输出端引入交叉耦合的反馈形式,用来减弱由于以上这些非理想性而导致的功率放大器性能的退化。考虑工作的频段和工艺精度的限制,同时为了进一步提高功率放大器的性能,采用了SiGe工艺模型对功率放大器进行设计。 最后,本文通过EDA仿真工具Advanced Design System(ADS),对所设计的功率放大器进行仿真。仿真过程中通过对仿真结果的分析,得出所作的改进在满足E类功率放大器高效率的同时,对于功率放大器的偶次谐波抑制能力,输入晶体管的开关特性都有明显的提高。……   
[关键词]:射频系统;效率;功率放大器;反馈
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西安电子科技大学2007年
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