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1、 2012 届本科毕业设计（论文）文献综述题 目 AWR 平台下的微波电路设计与仿真分析 学 院 物理与电子工程学院 年 级 2008 专 业 电子科学与技术 班 级 0502084 学 号 050208426 姓 名 张福恒 指导教师 范瑜 职 称 讲师 1、课题要求本毕业设计课题主要研究利用 AWR 平台进行微波电路的设计、布板，仿真分析与研究，从时域和频域分析有源微波器件特性及其在设计中的各种应用。课题要求了解有源器件非线性特征的分析与测量；学会 AWR 中微波电路的分析方法研究与实践；学会微波高频功率放大器的非线性特征分析与参数仿真测试；学会微波高频功率放大器的线性化方法研究与 AWR
2、 计算仿真分析；掌握 AWR 平台下的电路设计与布局布板设计。为完成课题要求我们阅读有关 AWR 软件平台下 Microwave Office 的使用并达到熟练掌握的程度。此外需查阅大量相应的中外有关 F 类功率放大器的基本资料，掌握其基本构成和基本原理，了解如何提高其效率值以及在不同的频率段设计放大器。2、文献查阅1 格列别尼科夫，射频与微波功率放大器设计。主要学习了设计射频与微波功率放大器所需的理论、方法、设计技巧，以及将分析计算与计算机辅助设计相结合的优化设计方法。这些方法提高了设计效率，缩短了设计周期。2 彭沛夫.微波技术与实验。 了解了微波理论和微波技术的技术的基本常识和试验方法，和
3、微波技术今后的发展方向。3 孙绪宝。 微波技术与天线。微带线是一种重要的微波传输线，它是由介质基片上的导带和基片下的接地板构成。微带线容易实现微带电路的小型化和集成化。耦合微带线是由两根平行放置、彼此靠的很近的导带构成，传输的不是纯 TEM 模，而是具有色散特性的混合模，称为准 TEM 模。其具体应用有定向耦合器、滤波器、 、变换器等。4倪春，吴先良。 L 波段高效率 F 功率放大器的设计与研究。F 类射频功率放大器是一种新型高效率的放大器，理论效率可以达到 100，在移动通信领域有着广阔的发展前景。文章介绍了 F 类功率放大器的电路结构、工作原理，并对效率进行了分析；在 L 波段对电路进行了
4、设计和试验，实测结果和仿真结果基本吻合，验证了研究结果的一致性。5倪春，汪玲，吴先良。F 类功率放大器的高效率研究与设计。本文对 F 类功率放大器的理论进行了研究，分析了其电路工作原理和试验设计方法。并通过一种新型F 类放大器的设计和试验证实了实现高效率，高功率工作的可能。实际测试中在没有进行调节的情况下已经达到 65.5%的功率附加效率，由于在调节的过程中影响效率的因素没有准确的依据，故而调节过程难度较大，最终实现了 PAE 大于 70%，输出功率达到 10W。6南敬昌，刘磊。 高效率 F 类对讲机功率放大器的设计与实现。本文研究了 F 类射频功率放大器的电路结构与工作原理，并设计了一个工作
5、频段为 405-415MHz、输出功率为 30 dBm、功率附加效率达到 65的高效率低谐波失真的 F 类对讲机功率放大器。为了达到设计指标，设计采用了一些特殊的方法，包括采用两级单端结构功率放大器结构、F 类功率放大器输出匹配网络，并针对谐波失真过大进行了片外滤波器的设计，有效地滤除了谐波(各阶谐波小于-69 dBc)。7侯磊，冯金源，董宾。 一款 3.5GHz 高效率 F 类功率放大器的研究与设计。根据F 类功率放大器的电路结构特点，给出用 IX：匹配电路设计输出端的三阶谐波抑制网络的方法，设计了一款工作频率为 35 GHz 的 F 类功率放大器。仿真结果输出功率为 37 dBm，功率附加
6、效率为 68，谐波失真得到很好抑制，效率得到提高。8 周勇，黄集伟。 高效率 Class F 功率放大器的设计。本文基于 Ingap/GaAsHBT(HBT 为异质结双极晶体管 ) 工艺设计了一款高效率的 Class F 功率放大器。文中首先描述了 F 类功率放大器的特点和电路原理,然后对放大器的设计过程如匹配电路设计技术、谐波抑制对功率效率的影响，以及偏置电路的设计等问题做了详细的讨论。测试结果表明，设计的 功率放大器在电源电压为 5 V，输出功率为 37dBm 时，效率达 68%。 9 陈锡斌.微波平面电路设计的强大工具-软件MicrowaveOffice介绍。本文介绍了美国 AWR 公司
7、近年推出的用于计算微波平面电路的通用软件MicrowaveOffice(微波办公室)及其两个模拟器的概况和基本功能.并从用户的角度出发,对该软件的优缺点进行了分析,并举出了两个计算实例.10 Anritsu Embeds Awrs Microwave Office Into Vna。随着 AWR 和 Anritsu 两家公司的发展，AWR 和 Anritsu 合作使得高频微波办公司设计软件成为 Anritsu 公司最新的 MS4660A 矢量网络分析仪的一个标准原件。MS4660A 成为第一个整合了一套完整的设计工具的软件，在不离开测试环境的前提下，微波办公软件提供所有必要的工具适用于高频集成
8、电路、电子线路板、模块设计,包括线性电路仿真、电磁(EM)分析工具,集成原理和布局。11 Frederick H. Raab. Maximum Efficiency and Output of Class-F Power Amplifiers。F 类功率放大器通过选择漏极电压和电流的谐波频率来提高效率和它的功率输出，通常一个波形接近方波，而另一个波形接近正弦波，理想的 F 类功率放大器的输出电压能力和效率可以可以参考傅里叶系数的波形，而且傅里叶系数波形的最大平坦波形已经确定了。本文延伸了这个理论，确定了在一个给定的控制谐波的 F 类功率放大器系数为最大限度的功率和效率的可能性。12 Frede
9、rick H. Raab. Class-F Power Ampliers with Maximally Flat Waveforms 。F 类功率放大器使用谐波频率谐振器来形成漏极或集电极波形来提高效率。一般来说，输出网络在谐振频率必须呈现出开路或短路。在甚高频或者更高的频率，漏极电容、导线电感、导线长度和色散使得合理的调整电路变得困难，然而，在有限次谐波内控制阻抗是有可能的。本文首先推导出波形的傅里叶系数的基本关系和放大器的性能。随后推出傅里叶变换系数波形最大平坦的波形最多包含五次谐波。然后将放大器在不同谐波的的性能制成表格，包含电流形式和电压形式。效率由 A 类放大器的 50%提升到 10
10、0%，能量输出提升 27%。13 Young Yun Woo, Youngoo Yang, Bumman Kim. Analysis and Experiments for High-Efficiency Class-F and Inverse Class-F Power Ampliers。本文提出了分析和试验比较 F 类功率放大器和逆 F 类功率放大器。两类放大器分析公式的效率、输出能力、直流电源和基本负载阻抗都是源自理想电流和电压波形。基于公式性能进行比较的合理条件是：F 类功率放大器和逆 F 类功率放大器的条件是完全相同的。实验结果显示逆 F 类功率放大器比 F 类功率放大器有更高的效率
11、。为了试验比较，我们设计并实施了 F 类功率放大器和逆 F 类功率放大器在 1GHz 时使用 GaAsMESFET 软件分析实测性能，实验结果表明逆 F 类功率放大器的效率比 F 类功率放大器高 10%。14 Yong-Sub Lee, Mun-Woo Lee, and Yoon-Ha Jeong. High-Efciency Class-F GaN HEMT Amplier With Simple Parasitic-Compensation Circuit。本文提出了一种应用GaNg 的高电子迁移晶体管的 F 类功率放大器，目的是能够在 WCDMA 网络的 2.14G频段应用。这种简单而有
12、效地补偿电路是由一系列串联电容组成，分路电感使用来补偿内部寄生元件。15 W. Alan Davis, Radio Frequency Circuit Design。这本书重点介绍了滤波器、变压器、放大器、混频器和振荡器。与其他通信类书本相比，本书将锁相环章节放到实际电路设计（本书的最后章节） 。3、个人小结射频功率放大器广泛应用于各种无线通信发射设备中，随着移动通讯服务的快速增长，对低耗、高效、体积小的要求也迅速增加。众所周知，RF 功放（PA）是射频传输中功率损耗最大的众多设计模块之一。当前发展的第三代通信推动了对功放的更新，PA 作为通信基站的核心部分，它的效率直接影响了整个基站的效率，
13、因此研究解决功率放大器的效率问题成为当前研究的的热点。F 类放大器理论效率可以达到 100%，所以 F 类功率放大器具有很好的研究前景。 Microwave Office 软件由美国 AWR 公司开发，是进行射频、微波电路设计及仿真的专业软件。它可以进行微波电路的线性、非线性仿真及电磁仿真，对电路进行分析、优化，还可将原理图转换为布线图，最后生成印制线路板图。Microwave Office 软件有很直观的用户界面，是进行微波电路的理论研究和实际应用的强有力工具，在通信、电子等行业的各大研究所、公司有广泛的应用。参考文献1 格列别尼科夫，射频与微波功率放大器设计M。北京:电子工业出版社, 20
14、06, P20-50.2 彭沛夫.微波技术与实验M.清华大学出版社，2007,P1-20，P384-387.3 孙绪宝. 微波技术与天线M.机械工业出版社,2010,P51-53.4倪春，吴先良. L 波段高效率 F 功率放大器的设计与研究J.合肥工业大学学报2010.33（8）.P1249-1252.5倪春，汪玲，吴先良. F 类功率放大器的高效率研究与设计D.安徽大学,2020,P1636-1639.6南敬昌，刘磊. 高效率 F 类对讲机功率放大器的设计与实现D.辽宁工程技术大学,2009,P295-298.7侯磊，冯金源，董宾. 一款 3.5GHz 高效率 F 类功率放大器的研究与设计D
15、西南交通大学,2009,P73-758 周勇，黄集伟. 高效率 Class F 功率放大器的设计J. 中国集成电路报,2011.10：P28-31.9 陈锡斌 .微波平面电路设计的强大工具-软件MicrowaveOffice介绍J.无线通信技术,2000,9(1):5-9.p1-7.10Anritsu Embeds Awrs Microwave Office Into VnaJ.Microwave Engineering Europe,2009,2009(Jan./Feb.):5-.p2-6.11 Frederick H. Raab. Maximum Efficiency and Output of Class-F Power Amplifiers 2001,P1162-116512FrederickH.Raab.Class-FPowerAmplierswithMaximallyFlatWaveforms1997,P2007-201213Young Yun Woo, Youngoo Yang, Bumman Kim. Analysis and Experiments for High-Efficiency Class-F and Inverse Class-F Power Ampliers,2006,P1969-197414Yong-Sub Lee
