無線通信中的寬帶高效率功率放大器及GaN HEMT器件建模研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-13 22:12
為應(yīng)對(duì)4G、5G通信系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)的寬帶高速率數(shù)據(jù)需求,4G演進(jìn)空口設(shè)計(jì)和5G高頻新空口設(shè)計(jì)對(duì)無線發(fā)射機(jī)中的功放模塊提出了寬頻帶內(nèi)無失真地高效率放大高峰均比調(diào)制信號(hào)的要求,因此對(duì)功放的工作帶寬、效率、線性度等方面開展研究具有十分重要的意義。精確的GaN HEMT器件建模是成功設(shè)計(jì)功放的關(guān)鍵步驟之一,所以研究GaN HEMT器件建模方法對(duì)采用新型半導(dǎo)體材料設(shè)計(jì)寬帶高效率功放是十分關(guān)鍵的。針對(duì)4G、5G通信技術(shù)對(duì)寬帶高效率功放提出的挑戰(zhàn),本文對(duì)寬帶高效率線性化功放設(shè)計(jì)技術(shù)、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)制技術(shù)以及GaN HEMT器件建模技術(shù)等方面進(jìn)行了深入研究。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.寬帶高效率線性化功放研究。提出了一種降低記憶效應(yīng)和三階互調(diào)失真的分析方法,以改善寬帶功放的線性度。通過降低二次諧波輸出功率水平和MHz頻率范圍內(nèi)的包絡(luò)電壓成分實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的線性度。提出了一種改進(jìn)型寬帶切比雪夫低通匹配網(wǎng)絡(luò)以驗(yàn)證所提出的分析方法。測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的功放在1.352.45 GHz頻率范圍內(nèi),功率附加效率（Power added efficiency,PAE）為6078%,功...
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：163 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
(a)K.Chen等人設(shè)計(jì)的DLM功放[78]
電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文適應(yīng)寬帶功放，BST 元件的擊穿電壓高達(dá) 500 V，該功放的匹配網(wǎng)絡(luò)采用 π 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作頻段為 1.65 ~ 1.95 GHz，在 6 dB 的 OPBO 范圍內(nèi)漏極效率提升了3% ~ 9%，設(shè)計(jì)的 DLM 功放如圖 1-2（b）所示[81]。同年，L. Ye 等人基于 DLM 技術(shù)設(shè)計(jì)了 65 nm CMOS 工藝的數(shù)字調(diào)制 2.4 GHz WLAN 發(fā)射機(jī)[82]。
電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文極施加瞬態(tài)階躍電壓，其具體要求為從關(guān)斷狀態(tài)（Vd= 0 V）切換為開路溝道狀態(tài)（Vd=10 V[132]），通過示波器檢測(cè)漏極電壓切換過程中漏-源電流的瞬態(tài)變化過程，如圖 5-3（b）所示。文獻(xiàn)[123]中采用任意波形發(fā)生器分別激勵(lì)柵極和漏極，脈沖上升沿約為 20 ~ 30 ns，對(duì)于柵極滯后測(cè)試，采用直流電源維持漏極電壓為 10 V，并使用示波器檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)和漏-源電流的瞬態(tài)變化過程，測(cè)試結(jié)果如圖 5-4 所示。圖 5-4（a）給出了使用柵極滯后技術(shù)的漏極瞬態(tài)電流，對(duì)于階躍電壓 Vg1，脈沖上升沿為 30 ns，漏-源電流 ID1試圖跟蹤柵極電壓的變化，但在 10~100 ns 時(shí)間段內(nèi)可看到有 ΔID1= 15%的電流崩塌，當(dāng)時(shí)間大于 10 ms 后，ID1趨于穩(wěn)態(tài)值。圖 5-4（b）中給出了使用漏極滯后技術(shù)的漏-源電流瞬態(tài)響應(yīng)，對(duì)于階躍電壓 Vd1，脈沖上升沿約為 30 ns，相對(duì)于圖 5-4（a）中漏-源電流的穩(wěn)態(tài)值，在 10~100 ns 時(shí)間段內(nèi)可看到有 15%的過沖漏-源電流，當(dāng)時(shí)間大于 10ms 后，ID1趨于穩(wěn)態(tài)值。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于簡(jiǎn)化實(shí)頻方法的寬帶天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J]. 武軍偉,龔子平,萬顯榮,柯亨玉. 電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2011(02)
[2]Ⅲ族氮化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)二維電子氣研究進(jìn)展[J]. 孔月嬋,鄭有炓. 物理學(xué)進(jìn)展. 2006(02)
博士論文
[1]微波毫米波GaN HEMT大信號(hào)模型研究[D]. 汪昌思.電子科技大學(xué) 2016
本文編號(hào)：3341211
【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：163 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
(a)K.Chen等人設(shè)計(jì)的DLM功放[78]
電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文適應(yīng)寬帶功放，BST 元件的擊穿電壓高達(dá) 500 V，該功放的匹配網(wǎng)絡(luò)采用 π 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作頻段為 1.65 ~ 1.95 GHz，在 6 dB 的 OPBO 范圍內(nèi)漏極效率提升了3% ~ 9%，設(shè)計(jì)的 DLM 功放如圖 1-2（b）所示[81]。同年，L. Ye 等人基于 DLM 技術(shù)設(shè)計(jì)了 65 nm CMOS 工藝的數(shù)字調(diào)制 2.4 GHz WLAN 發(fā)射機(jī)[82]。
電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文極施加瞬態(tài)階躍電壓，其具體要求為從關(guān)斷狀態(tài)（Vd= 0 V）切換為開路溝道狀態(tài)（Vd=10 V[132]），通過示波器檢測(cè)漏極電壓切換過程中漏-源電流的瞬態(tài)變化過程，如圖 5-3（b）所示。文獻(xiàn)[123]中采用任意波形發(fā)生器分別激勵(lì)柵極和漏極，脈沖上升沿約為 20 ~ 30 ns，對(duì)于柵極滯后測(cè)試，采用直流電源維持漏極電壓為 10 V，并使用示波器檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)和漏-源電流的瞬態(tài)變化過程，測(cè)試結(jié)果如圖 5-4 所示。圖 5-4（a）給出了使用柵極滯后技術(shù)的漏極瞬態(tài)電流，對(duì)于階躍電壓 Vg1，脈沖上升沿為 30 ns，漏-源電流 ID1試圖跟蹤柵極電壓的變化，但在 10~100 ns 時(shí)間段內(nèi)可看到有 ΔID1= 15%的電流崩塌，當(dāng)時(shí)間大于 10 ms 后，ID1趨于穩(wěn)態(tài)值。圖 5-4（b）中給出了使用漏極滯后技術(shù)的漏-源電流瞬態(tài)響應(yīng)，對(duì)于階躍電壓 Vd1，脈沖上升沿約為 30 ns，相對(duì)于圖 5-4（a）中漏-源電流的穩(wěn)態(tài)值，在 10~100 ns 時(shí)間段內(nèi)可看到有 15%的過沖漏-源電流，當(dāng)時(shí)間大于 10ms 后，ID1趨于穩(wěn)態(tài)值。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于簡(jiǎn)化實(shí)頻方法的寬帶天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J]. 武軍偉,龔子平,萬顯榮,柯亨玉. 電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2011(02)
[2]Ⅲ族氮化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)二維電子氣研究進(jìn)展[J]. 孔月嬋,鄭有炓. 物理學(xué)進(jìn)展. 2006(02)
博士論文
[1]微波毫米波GaN HEMT大信號(hào)模型研究[D]. 汪昌思.電子科技大學(xué) 2016
本文編號(hào)：3341211
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