2.4G射频双向功放的设计与实现

毕业论文（设计）论文（设计）题目：2.4GHz射频功率放大器的设计目录中文摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)第二章理论基础 (5)2.1 二端口网络 (5)2.2 技术指标 (6)2.2.1 输出功率 (7)2.2.2 功率增益 (8)2.3 匹配网络 (9)2.3.1共轭匹配 (11)2.3.2负载牵引 (11)2.4 传输线理论简介 (12)2.5 ADS软件简介 (12)第三章电路设计 (14)3.1器件选型和功率分配 (14)3.1.1器件选型 (14)3.1.2 功率和增益分配 (14)3.2 单级放大器设计 (15)3.2.1功率级（Power stage）设计 (15)3.2.2驱动级（Driver stage）设计 (23)3.2.3 两级功率放大器系统设计 (26)第四章总结与展望 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录翻译 (33)中文摘要近年来，RFID技术的应用在全球掀起一场热潮。

2.4G技术标准由于它的广泛应用，更是成为技术和市场领域的宠儿。

RFID最重要的部分是发射机，而射频功率放大器作为发射机的核心部件，它的性能是制约整个RFID系统性能和技术水平的关键因素。

本文介绍了基于ADS用于RFID系统的2.4GHz射频功率放大器的硬件电路设计方法。

整个系统以MOSFET器件为核心功放晶体管，在2.4GHz、工作电压为3.3V 条件下，采用两级功放级联方式，前端驱动级工作于小信号状态，为后端提供高功率增益，后端功率级工作于大信号，提供高功率输出。

级联之后的效果是实现了27dB功率增益和高达近27dBm功率输出。

该系统主要应用于超高频射频识别读写器系统。

本文深入探讨了整体硬件电路的设计方案，详细阐述了电路设计的原理和方法，最后给出了具体的实现过程。

关键词：GaAs FET；RFID；ADS；2.4G无线系统；射频功率放大器AbstractIn recent years, RFID technology has led to a boom in the world. 2.4G technology standard has become a cosset of the technology and market field, just because of its wide range of applications. Transmitter is the most important part of the RFID system. As the core component of a transmitter, the performance of RFPA becomes to the key factor restricting capability and technical level of the whole RFID systemThis paper introduces a method of 2.4GHz RFPA hardware circuit designing used in RFID system based on ADS. The entire system using MOSFET component as the core power transistor contains two-stage cascade amplifiers working in 3.3V supply voltage, 2.4GHz. The driver-level works in small-signal state, providing high power gain for the back-end; power-level works in large-signal state, providing high output-power for the load. The effect after cascade is to achieve a 27dB power gain and a 27dBm output-power.We discuss the blue print of the overall hardware circuit design in this paper, expatiate the principles and methods of circuit design in detail, and finally give a concrete realization of the process.Key words: GaAs FET; RFID; ADS; 2.4G wireless system; RF Power Amplifier第一章绪论随着人类社会进入信息时代，无线通信技术有了飞速的发展，尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。

1 绪论1 绪论　1.1 课题背景及其意义　近年来，移动通信产业的快速发展带动了无线通信技术及其研究的发展，也使宽带无线接入技术得到了快速发展和应用，如无线局域网、蓝牙技术（Bluetooth）等。

同时，无论是电信市场的开放，还是通信与信息产业技术的快速发展，都在促使各种高速率的宽带接入不断涌现。

宽带接入凭借其建设速度快、运营成本低以及投资成本回收快等优点正越来越受电信运营商的青睐。

这也促进了宽带接入技术的迅速发展，如各种微波、无线通信领域的先进技术不断引入，各种宽带固定无线接入技术不断涌现。

宽带固定无线接入技术一方面充分利用过去未被开发或者应用还不广泛的频率资源，另一方面，凭借微波和有限通信领域成功运用的先进技术可以实现更大的频谱利用率等功能。

由于频谱资源是不可再生资源，所以有限的频谱资源是影响现代无线通信发展的一个重要因素。

为了促进无线局域通信的发展，各国都采取了相应的措施以保证正常通信并合理利用频谱资源。

1985年美国联邦通信委员会开放了9.02GHz、5.8 GHz及2.4 GHz三个ISM频段，允许在低发射功率下无照使用这些频段。

欧洲无线电委员会也于1991年公布了一组无线局域网建议频段：2.4 GHz、5.8 GHz、17.1 GHz、24 GHz和60.2 GHz ISM频段。

而我国无线电委员会也规定了2.4 GHz~2.5 GHz频段用于未来移动通信和无线接入应用。

这些规定的出台无疑大大地促进了无线通信的发展，如无线局域网、蓝牙、家用射频(Home RF)、通用分组无线业务、各频段的无线接入以及本地多点分配业务(LMDS)等主流无线通信系统正在蓬勃发展并被越来越广泛地运用。

而这些频段都处在较高的射频段，因此，对该频段无线通信接收机射频前端电路的研究也越来越重要。

接收机作为通信系统的重要部分，正面临着高工作频率、高集成度、低电压、低功耗以及低价格的挑战。

然而要提高接收机的集成度，关键是要提高接收机的模拟射频前端的集成度。

0.92.14GHz双频功率放大器的设计与实现的开题报告一、选题背景随着现代通信技术的不断发展，人们对于无线通信技术的需求也越来越高。

而双频功率放大器作为无线通信技术中的重要组成部分，在无线通信系统中起着非常重要的作用。

因此，本文选取0.92.14GHz双频功率放大器的设计与实现作为课程设计的选题。

二、选题意义无线通信系统中的双频功率放大器是一类重要的射频放大器，它的主要作用是将输入的低功率射频信号放大为更高的输出功率信号，以满足无线通信系统中传输信号的要求。

同时，双频功率放大器的设计和实现也对于提高无线通信系统的传输性能和稳定性方面有着重要的意义。

三、选题内容本文选取0.92.14GHz双频功率放大器的设计与实现作为课程设计的选题，具体研究内容如下：1. 对双频功率放大器的性能指标进行分析和研究，包括增益、频率响应、输出功率、电源抗干扰等方面。

2. 根据性能指标的需求，选择适当的功率放大器结构和器件，进行双频功率放大器的电路设计和仿真。

3. 进行双频功率放大器的PCB设计，包括布线、阻抗匹配等方面。

4. 制作双频功率放大器的样品并进行测试，对其性能进行评估和分析，进一步优化设计。

四、可行性分析1. 设计基于已有的通信系统需求，在实际应用中具有实用价值和可行性。

2. 基础设施完备，实验所需的工具和设备已经可以满足要求。

3. 相关文献资料丰富，能够提供有效的参考和支持。

五、预期成果通过对0.92.14GHz双频功率放大器的设计与实现，预计可以达到以下成果：1. 能够满足实际通信系统中的需求，具有较高的稳定性和性能水平。

2. 可以掌握较为深入的射频电路设计和制作过程，提高工程实际应用的能力。

3. 能够提供有价值的实验数据和分析，对于未来无线通信系统的研究具有一定的借鉴作用。

www�ele169�com | 57信息工程0 引言本方案中的自定义手持通信系统支持语音、数据传输、视频通信等无线通信方式，面向武警、消防、公安单位，实现野外作业时突发事件的应急监视和指挥调度。

1 系统分析依据香农定理，在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，信道容量Rmax 与信道带宽W,信噪比S/N 的关系为：Rmax=W·log2(1+S/N)。

按一般链路典型的信噪比30dB 计算，要获得最大信道传输速率为10Mbps 的信道带宽至少应达到1MHz 带宽，考虑实际的传输状态，往往需要达到2-5倍以上；根据自由空间传输损耗公式: 31.420()20()LOSS Lgf MHz Lgd km =++计算通信距离在1Km 时的自由空间传输损耗为100dB 左右，而接收机的灵敏度为-85dBm，因此再结合物体遮挡、多径等实际的使用环境，功放的发射输出至少应保持在23dBm 以上。

系统方案最终选择工作频率为2.4GHz~2.4835GHz 的ISM 频段。

在系统设计时，充分考虑系统的适用性，该系统协议部分采用自主定义方式，可以依据传输系统要求和内容随时切换传输方式，在体制上与目前商用的无线局域网络也存在显著的区别。

2 总体方案■2.1 总体框图 结合上述的系统分析，从功能和成本的角度出发，系统最终实现总体框架如图1所示。

■2.2 方案原理射频子系统包含天线、选频滤波器、收发开关、LNA、PA、集成收发器、巴伦和带通滤波器等电路，其中接收部分经天线接收信号后，带通选频滤波器对带外干扰信号进行选频滤波，通过收发开关选通至接收通道，由LNA 进行信号低噪声放大，经二次带通滤波器对放大后信号的谐波及外部干扰信号进行二次滤波，最后经平衡不平衡转换器差分接入集成收发器MAX2830进行信号直接下变频至基带部分进行信号处理；而发射部分近乎接收的逆过程，由基带信号直接上变频后经MAX2830内部放大至一定功率后经巴伦送入PA，进行二次放大后，由开关选通及滤波通过天线发射出去。