文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
S波段GaN基HEMT内匹配平衡功率放大器研究
姓名:冷永清
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:曾云
20091016
摘要宽禁带半导体⒉üβ势骷偷缏肪哂械拇蟮缌髅芏取⒏吖β拭芏取低噪声及良好的频率特性,决定了骷偷缏吩谙嗫卣罄状锏染煤兔裼梦波功率领域有广泛的应用前景。随着器件材料、工艺以及结构的发展,基于器件的微波功率放大器逐渐进入了大家的视野。本课题是“宽禁带功率芯片宽适应动态匹配功率放大器芯靠翁獾囊徊糠郑勘晔茄兄聘咝阅频段在ǘ蔚幕贕器件的功率放大器并最终实现化。本文基于管芯技术,开展了ǘ蔚腍谄ヅ涔β史大器的研制工作,取得以下有新意的工作:针对微波功率放大器的技术特点,研究了电路拓扑与效率模式、大信号优化设计、电路稳定性等关键设计技术,建立了较为完整的电路设计流程。重点研究了多级功率放大器级联技术、功率合成技术和电路稳定技术:根据器件的阻抗特性,提出了两级功率放大器新的级联方式,即将第一级功放输出阻抗和第二级功放输入阻抗匹配至欧姆弥到咏氲谝还Ψ攀涑鲎杩,以减小匹配电路尺寸:研究了耦合器和Ψ制髟诠β屎铣芍杏τ茫比了它们在性能方面的优缺点:提出了提高电路稳定性的一种方法,即在输入级的栅极偏压支路中采用春嫌泻牟⒘V罚勾獾推刀涡藕诺哪芰克鸷模防止了低频振荡,提高了稳定性。成功研制了ǘ蜭合成平衡功率放大器:制作了一个基于器件的内匹配电路,在偏置条件为.、保⌒藕臩参数试在~段冢咝栽鲆嫖,输入驻波比小于,输出驻波比小于;在畲舐龀迨涑龉β饰,最大%。成功研制了ǘ蜽合成单级平衡功率放大器:,小信号问馐栽..范围内,线性增益为~,输入驻波比小于,输出驻波比小于;在畲舐龀迨涑功率为.,最大ァ关键词:疓;混合集成电路;平衡功率放大器;功率合成;稳定性公司生产的硕貉宦畚
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插图索引图用于基站的高功率放大器及其效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图各种半导体材料使用频段和功率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图功率放大器指标的折中关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图键合金丝线用于内匹配的装配图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图功率放大器单级拓扑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图源端和负载端的反射系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图集总元件匹配电路常用形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图⒋问降牟坏确止β史峙涞腤功分器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图小信号问杓品ㄉ杓撇问疽馔肌图硐敫涸叵呦鹿β势骷牡缪沟缌鞑ㄐ巍图功率器件非理想负载线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图功率器件等输出功率曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图功率器件封装寄生示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图内匹配功率放大器设计流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.苄拘阅芊治觥合成内匹配功率放大器设计框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图煌杩沟亩搪废叨员取詈掀鞯绱懦》抡娼峁铣傻缏吠仄恕图超外差无线收发系统示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图标准微带传输线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图功率放大器多级拓扑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图效率、输出功率与导通角的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图胶夥糯笃髟硗肌定向耦合器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图等功率增益圆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图苄拘阅芊治觥图煌杩沟目B废叨员取合成电路原理图仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯合成电路电磁场仿真电路拓扑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图典型的疓⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图图甀ǘ蜧皋内匹配、夤畏湃似餮芯
合成电路原理图仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯合成电路的稳定性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图缏贩抡娼峁春嫌泻耐绮⒘5紿苷ぜ氲刂洹春嫌泻耐绲淖杩骨摺图榷ㄍ缥薜缱枋钡脑鲆妗图榷ㄍ缰胁煌缱柚刀杂Φ脑鲆妗图形轑复合有耗网络时的驻波⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一铣赡谄ヅ涔β史糯笃魃杓瓶蛲肌铣傻缏返绱懦》抡娴缏吠仄恕铣傻缏吩硗挤抡妗铣傻缏肺榷ㄐ苑治銮榭觥铣傻缏吠仄恕图尤胛榷ㄍ绾电路特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯延时保护电路示意框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图?刂频缏肥疽饪蛲肌图系缢承虮;さ缏贰图系绫;さ产生电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.合成电路拓扑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯合成电路原理图仿真⋯⋯⋯