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第1章 绪论 1

1.1 现代数字通信体制的特点 1

1.1.1 功率放大器在无线通信系统中的地位 1

1.1.2 功率放大器波形质量的测量 4

1.1.3 功率效率的测量 11

1.1.4 功率放大器线性化技术和效率提高技术 12

1.2 射频与微波固体功率放大器的特点 15

1.3 射频和微波功率放大器的分析方法综述 17

1.3.1 线性近似化理论 17

1.3.2 弱非线性器件的分析方法 17

1.3.3 强非线性效应下的近似分析方法 18

1.3.4 计算机辅助设计（CAD）和非线性器件模型 19

1.3.5 负载牵引设计方法 20

1.4 射频和微波固体功率放大器中的新颖技术 20

1.4.1 功率放大器的线性化技术 20

1.4.2 效率及线性化增强技术 20

第2章 射频和微波晶体管功率放大器基础 21

2.1 射频和微波功率晶体管的直流参数和功能参数 21

2.1.1 直流参数 21

2.1.2 极限参数和热特性 24

2.1.3 功率晶体管的功能特性 26

2.1.4 低功率晶体管的功能特性 28

2.1.5 线性模块的功能特性 29

2.1.6 功率模块的功能特性 30

2.2 射频和微波晶体管应用基础 31

2.2.1 低功率晶体管的选择 32

2.2.2 高功率晶体管的选择 32

2.2.3 晶体管选择时的带宽考虑 32

2.2.4 MOSFET与双极晶体管的选择 34

2.2.5 选择功率晶体管的其他考虑因素 35

2.3 FET和双极晶体管的参数与电路比较 36

2.3.1 晶体管类型 36

2.3.2 参数的比较 37

2.3.3 电路组态 39

2.4 影响功率放大器设计的其他因素 43

2.4.1 工作类别 43

2.4.2 调制类型 44

2.4.3 线性工作偏置的考虑 46

2.4.4 脉冲模式工作的晶体管 51

2.5 LDMOS功率晶体管及其应用 52

2.5.1 LDMOSFET与垂直MOSFET的比较 52

2.5.2 LDMOS器件设计 53

2.5.3 LDMOS的特性 54

2.5.4 FET的一些近似设计考虑 57

2.5.5 LDMOS晶体管在现代移动蜂窝技术中的应用 58

2.5.6 射频功率放大器的特性 60

2.5.7 线性度考虑 61

2.5.8 W-CDMA功率放大器设计实例 63

2.5.9 CDMA放大器设计和优化的电路技术 65

2.5.10 LDMOS晶体管的模型 67

2.6 射频和微波功率放大器的附加电路 70

2.6.1 固体功率放大器的VSWR保护 70

2.6.2 功率放大器负载失配量的在线测试电路 72

2.6.3 输出滤波 73

2.7 宽带阻抗匹配的基本概念 79

2.7.1 宽带电路介绍 79

2.7.2 传统的RF变压器阻抗变换器 81

2.7.3 绞线RF变压器阻抗变换器 84

2.7.4 传输线RF变压器阻抗变换器 87

2.7.5 等延迟传输线RF变压器阻抗变换器 89

2.8 射频和微波功率放大器的总体设计思想 91

2.8.1 单端、平衡（并联）和推挽功率放大器 91

2.8.2 单端RF功率放大器设计思想 91

2.8.3 双极晶体管并联功率放大器 93

2.8.4 MOSFET晶体管并联功率放大器 95

2.8.5 推挽功率放大器 95

2.8.6 功率晶体管的阻抗和放大器的匹配网络 97

2.8.7 功率放大器系统的级间匹配电路 101

2.8.8 单级设计实例 103

2.9 计算机辅助设计程序 112

2.9.1 概况 112

2.9.2 Motorola阻抗匹配程序的内部 118

第3章 射频和微波功率放大器的结构技术及可靠性技术 119

3.1 RF功率晶体管的封装类型 119

3.2 封装对发射极／源极阻抗的影响 122

3.3 射频和微波功率放大器印制电路板的布局 124

3.4 射频和微波元器件安排 128

3.4.1 高功率晶体管的安装 128

3.4.2 低功率晶体管的安装 131

3.4.3 射频功率模块的安装 131

3.5 射频和微波功率放大器的可靠性考虑 132

3.5.1 芯片温度及其对可靠性的影响 132

3.5.2 其他可靠性考虑 136

第4章 线性功率放大器的设计和功率放大器的线性化技术 139

4.1 非线性电路基本概念与定义 139

4.1.1 线性与非线性 139

4.1.2 频率的产生 141

4.1.3 非线性现象 141

4.1.4 放大器中的非线性现象 142

4.2 线性晶体管功率放大器的设计 157

4.2.1 A类放大器和线性放大 157

4.2.2 增益匹配和功率匹配 162

4.2.3 负载牵引测量 163

4.2.4 商用负载牵引测量设备 164

4.2.5 负载线理论 165

4.2.6 封装效应和负载牵引理论 169

4.2.7 用CAD程序作负载牵引等功率线 171

4.2.8 A类功率放大器设计的实际例子 171

4.2.9 总结 174

4.3 功率放大器的线性化技术 175

4.3.1 负反馈线性化技术 176

4.3.2 预失真技术 188

4.3.3 前馈技术 199

第5章 高效率射频和微波固体功率放大器设计 212

5.1 功率放大器减小导通角的波形分析 212

5.2 功率放大器输出端口 215

5.3 减小导通角工作模式分析 217

5.3.1 A类工作条件 217

5.3.2 AB类工作条件 218

5.3.3 B类工作状态 218

5.3.4 C类工作状态 219

5.3.5 晶体管的开启（膝）电压的影响 220

5.3.6 功率转移特性和线性度 221

5.3.7 对输入驱动的要求 223

5.3.8 本节小结 226

5.4 降低导通角高效率功率放大器的匹配网络的设计 227

5.4.1 低通匹配网络 227

5.4.2 传输线网络 232

5.4.3 谐波短路 234

5.4.4 普通的MESFET晶体管 236

5.4.5 850MHz 2W B类功率放大器设计实例 237

5.4.6 π形功率匹配网络 241

5.4.7 功率放大器中的π形匹配网络设计和分析 242

5.4.8 使用负载牵引法的网络设计和分析 246

5.5 射频和微波功率放大器中的过驱动和限制效应 247

5.5.1 过驱动A类功率放大器 248

5.5.2 过驱动减小导通角模式的功率放大器 251

5.5.3 正弦波的矩形化：F类和D类工作状态 254

5.5.4 实际的F类功率放大器 258

5.5.5 具有谐波短路的过驱动功率放大器 262

5.6 射频应用的开关模式放大器 263

5.6.1 简单的（射频应用）开关模式放大器 264

5.6.2 调谐开关模功率放大器 267

5.6.3 开关模D类功率放大器 268

5.6.4 开关模E类功率放大器 270

第6章 射频和微波功率放大器的电路技术 282

6.1 推挽放大器 282

6.2 平衡功率放大器 288

6.3 射频和微波功率放大器中的频率补偿和负反馈 294

6.3.1 频率补偿 294

6.3.2 负反馈 296

第7章 功率合成与分配技术 300

7.1 概述 300

7.1.1 合成概念的演变 301

7.1.2 合成的基本原理 301

7.1.3 合成的网络特性 302

7.2 功率合成器／分配器的类型 305

7.2.1 谐振和非谐振腔体合成器／分配器 306

7.2.2 非谐振的N路合成器 308

7.2.3 空间功率合成器 314

7.3 功率合成器／分配器的分析方法 318

7.3.1 传输线合成器的分析 319

7.3.2 平面二维功率合成结构的分析 319

7.3.3 波导和腔体合成器的分析 320

7.3.4 空间功率合成结构的分析 321

7.4 常规功率合成与分配技术 322

7.4.1 Wilkinson功率合成器／分配器 322

7.4.2 耦合线定向耦合器 328

7.4.3 微波混合桥 333

7.4.4 同轴电缆变换器和合成器 339

7.4.5 平行耦合线（双绞线）及同轴线阻抗变换器和平衡-不平衡变换器 344

7.5 新型功率合成与分配技术 352

7.5.1 基于DGS结构的不等分功率合成技术 352

7.5.2 基于多层结构的小型化超宽带合成技术 355

7.5.3 任意双频段功率合成与分配技术 359

7.6 波导空间功率合成技术 362

7.6.1 概述 362

7.6.2 扩展同轴波导内空间功率合成技术 363

7.6.3 径向波导空间功率合成技术 368

7.6.4 基片集成波导空间功率合成技术 370

7.7 大功率合成技术简介 375

7.7.1 传输线的功率容量 375

7.7.2 大功率合成器的设计实例 376

7.8 小结 377

第8章 射频和微波功率放大器中的记忆效应和失真 378

8.1 介绍 378

8.1.1 本章的目的 378

8.1.2 线性化和记忆效应 378

8.1.3 本章的主要内容 379

8.2 电路理论和方法 381

8.2.1 电系统的分类 381

8.2.2 非线性系统中的频谱计算 386

8.2.3 无记忆非线性系统中的频谱再生 387

8.2.4 非线性效应与信号带宽的关系 389

8.2.5 非线性系统分析 390

8.2.6 小结 396

8.2.7 需记住的要点 397

8.3 射频功率放大器中的记忆效应 398

8.3.1 效率 398

8.3.2 线性化 399

8.3.3 电记忆效应 402

8.3.4 热记忆效应 404

8.3.5 幅度域效应 406

8.3.6 总结 410

8.3.7 记忆要点 411

8.4 Volterra模型 411

8.4.1 非线性建模 411

8.4.2 非线性I—V和Q—V特性 414

8.4.3 共射BJT/HBT模型 419

8.4.4 在BJT共射放大器中的IM3 425

8.4.5 MESFET建模及分析 433

8.4.6 小结 436

8.4.7 记忆要点 437

8.5 Volterra模型的特性描述 438

8.5.1 拟合多项式模型 438

8.5.2 自热效应 440

8.5.3 直流I—V特性 443

8.5.4 交流特性描述步骤 445

8.5.5 脉冲S参数测量 445

8.5.6 封装效应的去除 447

8.5.7 小信号参数的计算 450

8.5.8 拟合法交流测量 451

8.5.9 1W BJT的非线性模型 453

8.5.10 1W MESFET的非线性模型 455

8.5.11 30W LDMOS的非线性模型 458

8.5.12 小结 460

8.5.13 记忆要点 461

8.6 仿真及测量记忆效应 462

8.6.1 仿真记忆效应 462

8.6.2 记忆效应的测量 467

8.6.3 记忆效应与线性化 471

8.6.4 小结 472

8.6.5 记忆要点 473

8.7 记忆效应的抵消 473

8.7.1 包络滤波法 474

8.7.2 阻抗优化 476

8.7.3 包络注入 481

8.7.4 小结 487

8.7.5 记忆要点 488

第9章 异相射频与微波功率放大器 489

9.1 异相微波功率放大器介绍 489

9.1.1 从历史角度来看异相放大器 489

9.1.2 异相放大理论的介绍 490

9.2 反相功率放大系统的线性性能 492

9.2.1 介绍 492

9.2.2 数字调制技术 492

9.2.3 数字数据的基带滤波 496

9.2.4 异相放大器信号分量的分离 501

9.2.5 路径不均衡及其对线性度的影响 506

9.2.6 正交调制器误差对线性度的影响 510

9.2.7 SCS量化误差对于异相系统的影响 514

9.2.8 重构滤波器和DSP抽样率对线性度的影响 516

9.2.9 总结 518

9.3 异相放大器中降低路径失配的技术 518

9.3.1 简介 518

9.3.2 数据传输中路径失配误差的校正方案 526

9.3.3 宽带应用中的失配校正方法 534

9.3.4 VCO驱动合成 535

9.4 异相功率放大器中的功率合成及效率增强技术 542

9.4.1 介绍 542

9.4.2 异相放大器中的功率合成技术 542

9.4.3 异相系统的放大器选择 545

9.4.4 利用A、B、C类放大器设计异相放大器 546

9.4.5 Chireix功率合成技术 549

9.4.6 开关模式放大器（D类和E类）的功率合成器的设计 551

9.4.7 在异相功率放大器中使用有损耗的功率合成器 558

9.4.8 输出功率的概率分布及其对效率带来的影响 559

9.4.9 异相放大器中的功率回收 561

9.5 混合型功率合成器输出的资用功率 574

9.6 任意二极管模型的回收效率和电压驻波比 574

第10章 通信系统中的功率放大器 576

10.1 Kahn包络分离和恢复技术 576

10.2 包络跟踪 579

10.3 异相功率放大器 582

10.4 Doherty功率放大器方案 586

10.5 开关模和双途径功率放大器 592

10.6 前馈线性化技术 597

10.7 预失真线性化技术 599

10.8 手持机应用的单片CMOS和HBT功率放大器 602

附录 610

附录A Volterra分析基础 610

附录B 截断误差 612

附录C 平方非线性级联时IM3的公式 614

附录D 测量系统的有关问题 620

参考文献 622