【摘 要】
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在移动通信领域,随着近年来科技以及无线通信系统发展速度的大幅度提升,当前通信系统面临着频谱资源紧张的问题,传统微波系统不能满足5G通信系统的发展要求。随着物联网等技术的普及,对系统集成化、智能化、小型化的要求越来越高。为了解决上述难题,就需要提升移动通信基站技术,功率放大器是发射机的重要部分,同样也是整个系统中至关重要的一部分,其性能的高低影响着整个发射系统的性能。多模多带是解决该问题的有效技术,
【基金项目】
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国家自然科学基金“面向未来无线可重构智能射频模块与神经网络建模研究”； 辽宁省特聘教授项目“可重构多模多波段射频功放及无源模块设计与研究”；
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在移动通信领域,随着近年来科技以及无线通信系统发展速度的大幅度提升,当前通信系统面临着频谱资源紧张的问题,传统微波系统不能满足5G通信系统的发展要求。随着物联网等技术的普及,对系统集成化、智能化、小型化的要求越来越高。为了解决上述难题,就需要提升移动通信基站技术,功率放大器是发射机的重要部分,同样也是整个系统中至关重要的一部分,其性能的高低影响着整个发射系统的性能。多模多带是解决该问题的有效技术,开展多模多带移动通信功率放大器的研究对于未来无线通信系统的性能提升具有重要意义。本文首先基于并发双频段匹配理提出了T型与Π型混合结构的微带线匹配电路结构,解决了并发双频段匹配电路难以实现的问题。设计了多频段偏置电路,滤除了多频段工作下的电源干扰,最终实现了一款能够同时工作在FDD-LTE和IMT-2020网络通信基站的并发双频段功放。测试结果表明:在工作频率为945MHz和2.6GHz时,29d Bm的信号输入功率条件下,功率附加效率约为54.1%,输出功率分别达到40.2d Bm和39.8d Bm,输出1d B压缩点分别为41.6d Bm和41.2d Bm。所设计的功放整体结构简单、带内增益平稳。针对多种通信模式下的频谱资源紧张问题,在并发双频段匹配理论的基础上提出了可重构四频段匹配理论,通过公式推导得出了匹配结构中微带线的具体参数。利用PIN二极管作为射频开关,将并发双频匹配电路中Π型结构重构为双Π型结构,获得了功放在四种不同频段上的可重构性,提高了频谱复用能力。最终实现了一款应用于GSM900、TD-SCDMA、FDD-LTE和IMT-2020网络通信基站的可重构四频段功放。测试结果表明:工作频率在890MHz和2.01GHz时,所设计的可重构四频段功放输出功率分别达到39.7d Bm和38.7d Bm,功率附加效率分别达到33.6%和34.2%,增益分别为10.7d B和9.7d B。工作频率在945MHz和2.6GHz时,所设计的可重构四频段功放输出功率分别达到39.4d Bm和39.5d Bm,功率附加效率分别达到33.6%和38.1%,增益分别为10.4d B和10.5d B。相关结果证明了可重构四频段匹配理论的正确性,实现了设定的目标参数。所设计可重构四频段功放具有灵活性高,开关数量少的特点,降低了电路设计的复杂度,提升了通信系统中功率放大器的性能,节约了频谱资源,为通信基站高性能功放模块提供了新的设计理论。该论文有图63幅,表10个,参考文献81篇。
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