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近几十年来,无线通信技术的飞速发展不仅促使军事领域大步迈向现代化,更极大程度地提高了人们的生活水平,可以说它已经成为我们工作和生活中不可或缺的工具。而通信系统的关键组成部分包含信号收发机,其中功率放大器作为发射机链路中的重要模块,其作用是:将前级产生的微弱信号进行功率放大,使之获得足够高的功率后馈送到天线上辐射出去,从而有一个更远的传输距离。因此,功率放大器性能的好坏直接影响发射机整体的工作质量,十分关键。另外,目前无线通信在诸多领域都得到了广泛的应用,从而衍生出多种类型的通信系统。这些系统有着不同的工作模式、不同的通信标准以及不同的调制方式,进而也就带来了一个问题:多种通信系统相互独立,无法互联互通,当需要协调合作时,就需要集成多个系统在同一平台上,如此一来增加成本的同时可靠性也会明显降低。针对此问题人们就提出了宽带通信系统的概念,进而衍生出了对于宽带功率放大器的研究。所谓宽带功率放大器,顾名思义就是除了像窄带功放设计时对功率、效率等指标有所要求外还要实现足够的带宽,这就需要特殊考虑其带内增益平坦度性能。此外,宽带功放一般需要更为复杂的匹配网络以及偏置电路等的设计,也就导致其芯片尺寸相对较大。所以,如何在满足其他既定指标的前提下拓展放大器的带宽、使版图面积更为紧凑,就成为摆在设计师面前的一道难题。为实现大的带宽,本次设计在研究了目前应用广泛的几种典型拓扑结构基础上,创新性的提出分别采用有耗匹配式与负反馈式相结合的形式以及Forward Combining结构。另外,本次设计还通过最简级间匹配结构以及利用电容和微带线进行匹配的灵活性来实现减小面积占用的目标。最终,经过合理优化电路参数、恰当设计电路版图,得到了很好的综合性能。两个设计的主要工作内容如下:(1)基于0.25μm GaAs pHEMT工艺,合理利用有耗匹配式结构和负反馈式结构,设计了一款涵盖整个X波段的宽带功率放大器。后仿结果表明,该功率放大器在7~14 GHz的工作频段内,饱和输出功率达到30 dBm,相应的功率附加效率达到31%以上,功率增益大于20 dB,增益平坦度为±0.45 dB。而且通过采用最简级间匹配的形式使得版图实现了极小的面积占用,仅为1.52 mm~2。(2)基于0.25μm GaAs pHEMT工艺,采用Forward Combining技术,设计了一款涵盖整个X波段的宽带功率放大器。后仿结果表明,与设计(1)相比,在相同的的工作频段内,由于消除了有耗元件带来的损耗,该功率放大器在实现30 dBm饱和输出功率的同时功率增益明显增加,为24.6 dB,且功率附加效率达到33%以上。但增益平坦度指标出现一定程度的恶化,为±1 dB。此外,合理利用电容、微带线进行匹配电路的设计使得版图面积仅为1.71 mm~2。本文对宽带功放的基本理论和设计方法进行了系统详细的介绍。文中提到的两款宽带功放的设计也均达到了预期,而且与参考文献相比,本次设计实现了较大的带宽,同时芯片尺寸明显减小。所以,本文对后续宽带功放方面的研究具有很好的参考价值。