宽带高效可重构射频电路模块与建模研究

本书主要针对未来智能无线通信系统需要突破的关键问题—宽频带、高效率和智能化，开展宽带高效可重构射频电路模块设计与研究，同时为了能够高效开发射频模块，研究了射频电路模块逆向建模。

本书主要针对未来智能无线通信系统需要突破的关键问题―宽频带、高效率和智能化，开展宽带高效可重构射频电路模块设计与研究，同时为了能够高效开发射频模块，研究了射频电路模块逆向建模。 本书收录了著者及所带团队在射频微波电路模块与器件设计，以及模块建模方面所取得的成果，共分4章，分别为宽带高效可重构功率放大器、超宽带多陷波天线、超宽带滤波器设计与研究和射频模块建模。主要内容包括宽带高效E类功率放大器、可重构多频功率放大器、并发双频可重构功率放大器、超宽带多陷波天线、可重构超宽带天线、多陷波超宽带滤波器、天线和滤波器逆向建模、功率放大器逆向建模等。本书提出了应用于无线通信系统的关键电路模块的设计方法和创新结构，以及有源和无源模块的逆向建模算法，为智能无线通信系统的实现奠定了理论基础和设计思路。 读者能够通过设计实例了解射频微波模块创新性的设计理论和设计方法，学习射频微波模块的设计过程、步骤、实验及仿真测试方法，以及分析不同频率、不同结构、不同类别射频微波模块设计之间的差异等，从中总结和吸收宽带高效可重构射频模块的设计方法，进而理解和搭建智能无线通信系统，为成为射频电路和系统工程师积累经验。

南敬昌，辽宁工程技术大学教授，博士生导师，北京邮电大学博士，辽宁省青年骨干教师，辽宁省优秀硕士论文指导教师，学报审稿人，半导体技术特邀编辑，辽宁省科协高层次科技专家库专家，国家自然科学基金函审专家，教育部第三轮学科评估专家，辽宁高校电子专业评价成员，ICNC-FSDK2013，CISP-BMEI2015组委会主席，硕士点学科信号与信息处理方向带头人；美国密西根大学高级访问学者。

目 录 第1章 宽带高效可重构功率放大器 1 1.1  平衡式E/F类功率放大器 1 1.1.1  引言 1 1.1.2  平衡式功率放大器原理 1 1.1.3  E/F类功率放大器设计与仿真 2 1.1.4  平衡式E/F类功率放大器仿真 与实测结果 6 1.1.5  结论 9 1.2  宽带高效E类功率放大器 9 1.2.1  引言 10 1.2.2  宽带高效E类功率放大器 原理 10 1.2.3  宽带高效E类功率放大器的 设计与仿真 11 1.2.4  结论 14 1.3  可重构多频功率放大器 14 1.3.1  引言 15 1.3.2  可重构多频功率放大器原理 15 1.3.3  可重构器件设计与仿真 19 1.3.4  可重构多频功率放大器设计与 仿真 21 1.3.5  可重构多频功率放大器的 实物与测试结果 27 1.3.6  结论 30 1.4  并发双频可重构功率放大器 30 1.4.1  引言 31 1.4.2  并发双频可重构功率放大器 原理 31 1.4.3  PIN开关的设计 32 1.4.4  并发双频匹配电路的设计 33 1.4.5  并发双频可重构功率放大器的 设计与仿真 34 1.4.6  结论 37 1.5  双频射频功率放大器 37 1.5.1  引言 37 1.5.2  双频匹配结构原理 38 1.5.3  多频偏置电路设计与仿真 41 1.5.4  双频射频功率放大器实物与 测试结果 46 1.5.5  结论 48 参考文献 48 第2章 超宽带多陷波天线 50 2.1  紧凑型超宽带多陷波天线设计与 研究 50 2.1.1  超宽带多陷波天线结构 50 2.1.2  实验结果与分析 51 2.1.3  结论 54 2.2  具有双陷波特性的蜂窝结构分形超宽带 天线 54 2.2.1  引言 54 2.2.2  双陷波蜂窝结构分形超宽带天线 结构 54 2.2.3  实验结果与分析 56 2.2.4  结论 59 2.3  具有三陷波特性的类Sierpinski分形 超宽带天线 59 2.3.1  三陷波分形超宽带天线结构 59 2.3.2  实验结果与分析 62 2.3.3  结论 65 2.4  具有可重构特性陷波超宽带天线 65 2.4.1  双陷波超宽带天线结构 66 2.4.2  实验结果与分析 67 2.4.3  结论 69 参考文献 69 第3章 超宽带滤波器设计与研究 71 3.1  基于多模谐振器的陷波特性滤波器 71 3.1.1  引言 71 3.1.2  新型多模谐振器 71 3.1.3  多模谐振器理论分析与推导 71 3.1.4  超宽带滤波器的仿真及分析 74 3.1.5  具有陷波特性的超宽带滤波器 设计 75 3.1.6  具有陷波特性的超宽带滤波器 仿真与实测 76 3.1.7  结论 77 3.2  紧凑型多陷波超宽带滤波器 78 3.2.1  引言 78 3.2.2  加载开路枝节的多模谐振器 结构 78 3.2.3  带陷波特性阶跃阻抗谐振器 设计 80 3.2.4  原理可行性分析 81 3.2.5  多陷波超宽带滤波器仿真 测试 82 3.2.6  结论 84 3.3  基于耦合传输线多陷波超宽带滤波器的 设计 84 3.3.1  引言 84 3.3.2  基于平行耦合传输线的设计 85 3.3.3  加载带阻单元的环形谐振器 结构 86 3.3.4  加载开路电容与短路枝节匹配线 结构 87 3.3.5  基于耦合传输线多陷波超宽带 滤波器的仿真测试 88 3.3.6  结论 90 参考文献 90 第4章  射频模块建模 92 4.1  超宽带滤波器的稀疏贝叶斯正则化神经 网络逆向建模 92 4.1.1  稀疏贝叶斯正则化逆向神经 网络迭代算法 92 4.1.2  神经网络的逆向建模过程 95 4.1.3  超宽带滤波器模型及数据 提取 95 4.1.4  实验仿真及结果 97 4.2  稀疏正则化逆向神经网络在双陷波 超宽带天线设计中的应用 99 4.2.1  稀疏正则化神经网络逆向 算法 100 4.2.2  逆向神经网络确定天线关键 设计参数 101 4.2.3  稀疏正则化逆向神经网络双陷波 超宽带天线仿真结果与分析 102 4.2.4  双陷波超宽带天线设计结果与 分析 107 4.3  Doherty功率放大器的贝叶斯正则化神经网络逆向建模研究 109 4.3.1  贝叶斯正则化神经网络逆向迭代 算法 109 4.3.2  Doherty功率放大器逆向神经网络 建模过程 110 4.3.3  实验验证及仿真分析 114 4.4  可重构功率放大器的新颖NARX神经 网络逆向建模研究 115 4.4.1  新颖NARX神经网络逆向模型 迭代算法 116 4.4.2  逆向建模方法 117 4.4.3  实验仿真及结果 120 4.5  改进蚁群算法的BRBP神经网络功率 放大器逆向建模方法 122 4.5.1  建模基础 122 4.5.2  IACO-BRBP神经网络逆向模型 迭代算法 123 4.5.3  逆向建模方法 126 4.5.4  实验仿真及结果 126 4.6  基于负载牵引和记忆效应X参数功率 放大器建模 129 4.6.1  X参数理论基础 129 4.6.2   -X参数模型 131 4.6.3  模型提取和验证 135 参考文献 141