臺灣博碩士論文加值系統

本論文為2~6GHz 寬頻功率放大器之設計與製作,旨在研製應用於2~6GHz頻帶無線區域網路(Wireless Local Area Network ,WLAN)，以符合IEEE802.11a/b/g之規範，其頻帶操作範圍為2.4GHz 工業科學醫學(Industrial Science and Medical ,ISM) 頻帶及5GHz未經授權的國家資訊基礎架構(Unlicensed National Information Infrastructure band ,U-NII)頻帶。
　　在論文中,我們探討了各項設計微波功率放大器所需的基本理論,以及電路的相關設計方法，去符合無線區域網路(Wireless Local Area Network ,WLAN)的規範，在電路的製作上為微波積體電路（Microwave Integrated Circuit, MIC），使用Agilent ADS 2004a(Advance Design System 2004a)進行分析與模擬，並使用CELERITEK公司所出的功率電晶體和MuRata公司所生產之表面黏著元件（Surface Mount Device, SMD）來進行電路製作，其中選擇的偏壓點是屬於A 類操作的 4 Volt–79mA。輸入匹配採取補償性寬頻匹配來製作，在輸出功率匹配方面,選擇了使用load-pull理論方法，使其電路符合無線區域網路(Wireless Local Area Network ,WLAN),IEEE802.11a/b/g之規範。

The thesis is to design and implement 2~6GHz wide-band power amplifier, which satisfies the standard of IEEE802.11a/b/g in ISM (Industrial Science and Medical) band operate of 2.4GHz and UNII (Unlicensed National Information Infrastructure )band operate of 5GHz for the Wireless Local Area Network applications.
In this thesis, we discussed the basic theories in the microwave thesis design and circuit design techniques, in order to meet Wireless Local Area Network. For MIC(Microwave Integrated Circuit) design, We use the simulation tool of ADS 2004a (Advance Design System 2004a) from Agilent corporation to simulate and analyze the circuit, and we also use MEMFET Power transistor from CELERITEK Inc. and MuRata’s passive surface mount device (SMD) to implement the circuit. We select the quiescent point at 4 Volt –79mA to meet class A operation. For input matching ,we use the compensated broadband matching network, and for output power matching, we use the load pull technique to meet the standard of IEEE802.11a/b/g for the Wireless Local Area Network applications.

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
第一章、緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 3
1.3研究方法與步驟 5
1.3.1功率放大器的架構及組成 5
1.3.2功率放大器設計方法 6
1.4流程圖 8
第二章 基礎微波理論 9
2.1 S參數（S-parameter） 9
2.1.1 簡介 9
2.1.2 定義 9
2.2反射係數與穩定度 12
2.2.1反射係數 12
2.2.2穩定度 13
2.3 功率增益方程式 16
2.3.1轉移功率增益(Transducer Power Gain， ） 18
2.3.2可用功率增益(Available Power Gain， ） 18
2.3.3 工作功率增益(Operating Power Gain， ) 19
2.3.4 定值增益圓(Constant Gain Circle) 19
第三章 寬頻放大器基本理論 21
3.1 概論 21
3.2常見寬頻放大器設計型態 22
3.2.1補償匹配放大器(Compensated Matching Amplifier) 22
3.2.2電阻匹配放大器(Resistive Matching Amplifier) 22
3.2.3負回授放大器(Negative Feedback Amplifier)22
3.2.4平衡放大器(Balanced Amplifier) 23
3.2.5分散式放大器(Distributed Amplifier) 24
第四章 寬頻功率放大器之重要規格與設計 25
4.1 功率放大器之重要規格 25
4.1.1 增益(Gain) 25
4.1.2 增益平坦度(Gain Flatness) 25
4.1.3 頻率範圍(Frequency Range) 25
4.1.4 溫度範圍(Temperature Range) 26
4.1.5 雜訊指數(Noise Figure) 26
4.1.6 輸出功率與1dB 增益壓縮點 28
4.1.7 失真(Distortion) 29
4.1.8 效率(Efficiency） 32
4.1.9 動態範圍（DR，Dynamic Range） 33
4.2 寬頻功率放大器偏壓電路設計 33
4.2.1 FET的偏壓電路設計 34
4.2.2 BJT的偏壓電路設計 39
4.3 功率放大器設計架構 40
4.3.1 A類放大器 41
4.3.2 B類放大器 41
4.3.3 AB類放大器 43
4.3.4 C類放大器 44
4.3.5 D、E、F類放大器 46
4.4 寬頻功率放大器匹配網路設計 46
4.4.1 匹配網路設計理論 47
4.4.2 等Q值設計寬頻匹配電路 49
4.4.3 以補償性匹配設計寬頻匹配電路 52
4.5 最佳負載 52
4.5.1 軟體模擬法 53
4.5.2負載線理論（Load Line Theory） 55
4.5.3 負載-拉移(load-pull)量測 59
第五章 寬頻功率放大器設計與製作 62
5.1 前言 62
5.2 非線性模型(Nonlinear model)模型建立 64
5.3 A類射頻寬頻功率放大器偏壓電路電路設計 65
5.4 寬頻輸入匹配網路與最佳輸出阻抗 69
5.4.1寬頻輸入匹配網路 70
5.4.2 最佳輸出阻抗模擬 75
5.4.3 電路穩定度模擬 80
5.4.4 電路小訊號與大訊號模擬 81
5.5 電路實測分析 91
第六章 結論 108
參考文獻 109

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