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E/F3类射频功率放大器的带宽扩展设计（2020.09 MTT）——从理论到ADS布局

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简介：
本文介绍了E/F3类射频功率放大器的带宽扩展设计，包括其理论基础及在ADS软件中的实现方法，为射频通信领域提供高性能解决方案。 本段落提出了一种结合真实频率技术（RFT）与去嵌入技术的匹配方法，用于设计最优宽带网络。为了验证该方法的有效性，设计了一个在1.7至2.6 GHz频段工作的宽带高效功率放大器（PA），其工作带宽占总频谱的42%。

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  • E/F3类射频功率放大器的带宽扩展设计（2020.09 MTT）——从理论到ADS布局
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    本文介绍了E/F3类射频功率放大器的带宽扩展设计，包括其理论基础及在ADS软件中的实现方法，为射频通信领域提供高性能解决方案。 本段落提出了一种结合真实频率技术（RFT）与去嵌入技术的匹配方法，用于设计最优宽带网络。为了验证该方法的有效性，设计了一个在1.7至2.6 GHz频段工作的宽带高效功率放大器（PA），其工作带宽占总频谱的42%。
     
  • 基于ADS的双输入宽带混合Doherty-Outphasing功率放大器设计(2021.02 MTT)
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    本文提出了一种结合Doherty与Outphasing技术的新型双输入宽带功率放大器设计，采用先进的ADS软件进行仿真优化，于2021年2月在MTT会议上发表。 在输出功率为43dBm的情况下，在1.4GHz到2.5GHz的频率范围内，效率可达60%至70%，增益范围是7.1-10.6dB。右图展示了在这个频段内效率随输出功率变化的情况，显示饱和效率介于60%-78%之间，而饱和功率则位于42dBm到44dBm区间（默认以43dBm为饱和点进行解释）。当回退3dB时的效率范围是60%-73%，若进一步回退至6dB，则效率会降至51%-60%。
     
  • 宽带射频功率放大器匹配电路的设计
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    本研究聚焦于设计高效的宽带射频功率放大器匹配电路，旨在提升射频信号传输效率与稳定性，适用于无线通信系统。 本段落介绍了一种分析同轴线变换器的新方法，并建立了理想与通用模型，从而降低了分析难度并简化了分析过程。通过研究，提出了一种结合同轴变换器与集总元件的匹配电路设计方法，通过对同轴线和集总元件参数进行优化来实现放大器性能提升。利用该方法为推挽式功率放大电路设计了一个匹配电路，并且仿真结果显示其匹配效率高达99.93%。 在射频电路及功率传输系统中，阻抗变换器和阻抗匹配网络是基本组成部分之一。为了使宽带射频功率放大器的输入、输出达到最佳功率匹配状态，设计合适的匹配电路成为关键任务之一。由于要在宽频带内实现有效的功率传输，这使得匹配电路的设计变得非常复杂。而本段落所介绍的同轴变换器可以有效解决这一问题，并能够实现高效率的电路匹配性能。
     
  • 宽带射频放大器的设计
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    本研究聚焦于宽带射频放大器设计，探讨了优化电路结构和材料选择，以实现更宽的工作带宽、更高的增益及更好的线性度。旨在推动无线通信技术的发展与应用。 采用推挽功率放大管，并结合负反馈技术和稳定化技术，在设计宽带50W功率放大器过程中使用了传输线变压器和微带混合匹配方法。同时，还在传输线上套用磁芯以拓宽频带范围。通过ADS、Microwave Office等软件进行仿真并反复调试后，最终获得了理想的结果。
     
  • 通信网络中大功率宽带射频脉冲功率放大器的设计
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    本项目专注于研发适用于通信网络的大功率宽带射频脉冲功率放大器，旨在提升信号传输效率与质量。通过优化电路设计和材料选择，以实现高性能、高可靠性的无线通信设备需求。 大功率宽频带线性射频放大器模块在电子对抗、雷达及探测等领域的重要通讯系统中有广泛应用。其核心在于实现宽带和高输出的技术能力，这是无线通信技术中的关键技术之一。随着现代无线通信技术的进步，对固态线性功率放大器的设计提出了更高要求：即频率范围更宽广、输出功率更强以及模块化设计。 在HF至VHF频段进行宽带射频功放的设计时，通常采用场效应管（FET）比使用常规的晶体管更为简便。这是因为场效应管具有较高的输入阻抗，并且其相对于频率变化的阻抗偏差较小，因此易于实现匹配；此外，它们还具备简单的偏置电路设计、高增益和优良线性度的特点。
     
  • 平衡结构的宽带Doherty射频功率放大器
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    本研究设计了一种基于平衡结构的宽带Doherty射频功率放大器，旨在提升无线通信系统的效率与性能。通过优化电路架构，实现了宽频率范围内的高效能量转换和低功耗运行，为5G及未来移动通信技术提供了有力支持。 为了满足未来通信系统对多波段多模式射频功率放大器的需求,有必要改进传统的Doherty结构。基于传统Doherty架构,通过分析其输出合路结构的阻抗变换比，阐明了该比例对于带宽的影响，并采用平衡式设计来扩展合路带宽。最终，利用CREE公司的Ga N功放管开发了一款工作在1.85—2.65GHz频段的Doherty功率放大器，在整个频率范围内输出功率回退为5~6dB时，漏极效率超过38%，最大输出功率大于44dBm，并且整体合路增益约为10dB。这证明了所采用合路结构的有效性。
     
  • 高效宽带非对称连续J/F-1模式Doherty功率放大器设计（2023.11 MTT-ADS工程）
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    本研究提出了一种新型高效宽带非对称连续J/F-1模式Doherty功率放大器，显著提升了通信设备的能效与性能，适用于5G及未来无线网络。发表于2023年11月的MTT-ADS工程会议。 宽带高效非对称连续J/F-1模式Doherty功率放大器设计（2023.11 MTT），从理论到ADS版图的设计过程可以参考相关文献或资料进行学习和研究。在下载前，请确保了解该主题的相关背景知识，以便更好地理解和应用所学内容。
     
  • 宽带射频放大器
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    宽带射频放大器是一种能够处理宽频率范围信号并增强其强度的电子设备，在无线通信、雷达和无线电等领域发挥着重要作用。 射频宽带放大器原理图使用Multisim 11绘制，是我们参考2013年全国大学生电子设计竞赛方案的结果，完全可以满足题目要求。提示：高频部分需要注意焊接问题，这非常重要，否则会对性能产生很大影响。
     
  • 基于ADS的射频功率放大器仿真
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    本研究聚焦于采用先进设计系统(ADS)软件进行射频功率放大器的仿真分析，探讨其在无线通信中的应用与优化。 射频功率放大器（RF Power Amplifier）是无线通信系统中的重要组成部分，在发射链路的最后阶段负责将信号放大到足够的功率水平以克服传输损耗，并确保接收端能够有效接收到信号。 在自动化设计仿真软件ADS（Advanced Design System）环境中进行射频功率放大器的仿真，对于设计和优化无线通信系统至关重要。ADS是Keysight Technologies推出的电子设计自动化（EDA）产品之一，提供了一个集成的仿真平台，可以对各种无线系统组件进行建模、仿真和分析。 在射频功率放大器的设计方面，ADS支持多种流程，包括直流分析、负载线分析、偏置与稳定性分析、负载牵引、源牵引以及阻抗匹配等。这些步骤对于确保设计出高效且稳定的射频功率放大器至关重要。 直流分析是第一步，通过DC曲线了解晶体管的工作点及其性能参数。这涉及对漏源电压(VDS)和漏极电流(ID)等参数的测量与分析，以保证晶体管在最佳状态下工作。 负载线分析则关注于晶粒体管在射频信号作用下的行为，确定其在整个周期内的工作状态变化，从而优化效率和功率输出。偏置与稳定性分析则是确保放大器可靠运行的关键步骤之一，需要调整偏置电路使晶体管稳定地处于所需的直流工作点上。 负载牵引和源牵引技术用于评估不同负载及源阻抗条件下的性能，并据此进行优化以提高线性度和效率。而阻抗匹配则通过Smith Chart工具等手段对输入输出端的阻抗进行适配，以最大化功率传输并减少信号反射。 在满足基本设计要求后，设计师需要进一步测试放大器在不同调制类型及幅度下的性能，并对其进行微调优化。布局设计则是物理实现的一部分，涉及晶体管及其他元件的实际摆放和连接方式的选择，既要符合电气性能的要求也要考虑热管理的需求。 通过掌握这些知识和技术，在ADS环境下进行射频功率放大器的仿真工作将变得更加高效且准确，从而有助于开发出满足实际应用需求、具有高传输效率及良好信号保真度的产品。
     
  • 同轴变换器工作原理与射频功率放大器的宽带匹配设计
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    本文探讨了同轴变换器的工作机制，并详细介绍了在射频功率放大器中实现宽带匹配设计的技术和方法。 宽带阻抗匹配网络的设计是宽带射频功放设计的关键任务之一。同轴电缆阻抗变换器（简称同轴变换器）能够实现有效的宽带匹配，并为射频功率放大管提供宽频带工作的条件。这种器件具有大功率容量、宽频率范围和良好的屏蔽性能，适用于HF/VHF/UHF波段的应用。