RF Power Amplifier Behavioral Modeling pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Schreurs, Dominique (EDT)/ O'droma, Martin (EDT)/ Goacher, Anthony A. (EDT)/ Gadringer, Michael (EDT

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 144.64

装帧:

isbn号码:9780521881739

丛书系列:

图书标签:

• 射频功率放大器
• 行为建模
• RF PA
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射频功率放大器：从基础理论到先进设计实践 一本深入剖析现代通信系统核心部件——射频功率放大器（RF Power Amplifier, PA）工作原理、设计挑战与优化策略的权威著作。 本书旨在为射频电路工程师、微波工程师、通信系统设计师以及相关领域的研究人员，提供一个全面、系统且高度实用的技术参考。我们聚焦于当今高速率、高频谱效率通信标准（如 5G/6G、Wi-Fi 6/7）对功率放大器提出的严苛要求，深入探讨如何克服非线性失真、效率低下、热效应管理等关键瓶颈。 --- 第一部分：射频功率放大器的基础与架构（The Foundation and Architectures） 本部分为读者构建理解现代高功率放大器的理论基石。我们从电磁波理论和半导体物理的交汇点出发，详细阐述功率放大器在射频前端（RFFE）中的战略地位及其面临的功耗与线性度权衡困境。 第一章：射频前端与功率放大器的战略角色 1. 通信系统的频谱与功率视角： 回顾通信系统架构，明确PA在发射链中的增益、线性度和效率需求。 2. 性能指标的量化： 深入解析饱和功率（$P_{sat}$）、最大输出功率（$P_{out,max}$）、功率附加效率（PAE）、漏极效率（Drain Efficiency）、AC/DC 效率的精确定义与相互关系。 3. 线性度指标： 详细介绍载波包络功率（ACP）、互调失真（IMD）的测量方法与在不同调制制式下的容限要求。 第二章：晶体管级基础与工作模式分析 聚焦于驱动功率放大的核心器件——晶体管（GaAs FET, GaN HEMT, Si LDMOS）的物理特性，以及它们在不同偏置点下的工作行为。 1. 晶体管的直流与小信号模型： 建立适用于频率范围内的等效电路模型，重点分析高频下的寄生参数影响。 2. 经典工作类别深度剖析： A类放大器： 线性度分析与效率的局限性。 AB类放大器： 偏置点选择对交越失真（Crossover Distortion）的影响及其抑制方法。 B类与C类放大器： 极高效率的设计思路与对输入信号包络的适应性。 D类/E类/F类开关模式放大器（Switching Mode Amplifiers）： 基于谐波陷波与开关状态的理论推导，探讨其高效率产生的物理机制及在宽带应用中的挑战。 第三章：功率匹配网络与级联设计 功率放大器的性能高度依赖于输入和输出的阻抗匹配，这不仅关乎功率传输，更决定了器件的工作状态。 1. Smith圆图与阻抗变换： 重新审视基于史密斯圆图的宽带匹配技术，强调负载牵引（Load-Pull）分析在确定最佳匹配阻抗中的核心作用。 2. 多级放大器设计策略： 探讨驱动级（Driver Stage）与输出级（Output Stage）的协调设计，包括增益分配、级间隔离与热管理对级联稳定性的影响。 3. 无源元件对性能的影响： 耦合线、巴伦（Balun）结构在高功率下的损耗与热效应建模。 --- 第二部分：非线性失真与数字预失真技术（Nonlinearity and Digital Pre-distortion） 现代通信采用高阶调制（如 QAM），要求 PA 必须在保持高效率的同时，具备极高的线性度。本部分是全书的重点，集中探讨失真产生机理与先进的补偿技术。 第四章：射频功率放大器的非线性机理 深入理解信号失真如何从器件的非线性I-V特性、热效应和记忆效应中产生。 1. 静态非线性（Memoryless Nonlinearity）： 功率加法（AM/AM）和相位失真（AM/PM）曲线的测量、建模与分析。 2. 动态非线性与记忆效应（Memory Effects）： 探讨由元件的瞬态响应、热阻抗和包络跟踪引起的包络跟踪效应（Envelope Tracking Effect）和频率依赖性失真。 3. 失真对频谱的影响： 从时域的包络失真到频域的带外辐射（ACL R），建立量化关联。 第五章：模拟预失真技术（Analog Pre-distortion, APD） 介绍在模拟域内对输入信号进行线性化处理的方法，适用于对成本和延迟敏感的场景。 1. 基于反馈的线性化技术： 引入反馈回路以校正输出信号的失真。 2. 前馈技术（Feedforward）： 结构设计、误差信号的提取与注入，及其在宽带、高线性度应用中的优势与局限性。 第六章：数字预失真技术（Digital Pre-distortion, DPD） DPD 是当前解决高功率、高带宽非线性问题的核心技术。 1. DPD的系统级框架： 介绍DDC/DUC、ADC/DAC在DPD架构中的位置与精度要求。 2. 非线性模型的建立： 深入探讨Volterra级数模型、行为模型（Behavioral Models）如记忆多项式（Memory Polynomial）、广义逆模型（Inverse Models）的建立、辨识与验证流程。 3. DPD算法的优化： 实时自适应算法（如基于梯度的算法）的设计，处理晶体管参数漂移（如温度变化）引起的模型失配问题。 4. DPD与信号处理的协同： 探讨DPD对调制格式（如OFDM的峰均功率比PAPR）的鲁棒性。 --- 第三部分：高效率与先进架构（High Efficiency and Advanced Architectures） 为满足绿色通信和提升电池续航的需求，本部分专注于突破传统PA效率极限的设计方法。 第七章：包络跟踪（Envelope Tracking, ET）技术 ET 技术是提高变包络信号效率的关键。 1. ET系统架构与供电网络设计： 设计高带宽、低阻抗的直流电源供给电路，以快速跟踪输入信号的包络变化。 2. ET的非线性管理： 包络跟踪带来的额外非线性（如“包络跟踪牵引”）及其与DPD的协同设计方法。 3. 功耗管理与热管理： 实时功耗监控与动态偏置（Adaptive Biasing）在延长器件寿命中的作用。 第八章： Doherty与Cartesian Heaters放大器设计 聚焦于当前最主流的高效架构——Doherty放大器。 1. Doherty放大器的理论基础： 载波管（Carrier Amplifier）与组合管（Peaking Amplifier）的阻抗设计与功率合成。 2. Doherty的宽带化挑战： 传统Doherty在多频段和宽带操作下的效率下降问题。 3. 改进型 Doherty 结构： 探讨多比特Doherty、Cartesian Heaters（CHPA）结构，以及如何通过优化输出网络实现更宽的恒定效率带宽。 第九章：先进的功率放大器集成与制造考量 本章将视角从电路层面提升至系统集成和可靠性层面。 1. 集成封装技术（MMIC/RFIC）： 硅基、砷化镓基和氮化镓基芯片的工艺选择、热界面材料（TIM）的应用以及封装对高频性能的影响。 2. 热管理与可靠性： 深入分析瞬态与稳态热循环（Thermal Cycling）对焊点、键合线和半导体材料的疲劳损伤。 3. 自动化测试与校准： 高性能PA测试平台（VNA, Signal Generator, Spectrum Analyzer）的配置，以及在线生产中的快速参数校准流程。 --- 本书特色： 理论深度与工程实践的完美结合： 不仅提供数学模型，更提供实际设计中的陷阱与经验法则。 面向未来标准： 详细讨论了针对 5G NR sub-6GHz 和 mmWave 应用的特定 PA 挑战与解决方案。 丰富的案例分析： 包含从 VCO 到 PAE 曲线的实际测量数据和设计迭代过程的剖析。 通过本书的学习，读者将能够从根本上理解和驾驭现代射频功率放大器的复杂性，设计出满足下一代通信系统苛刻要求的、高效率、高线性的发射模块。

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