【摘要】：開關(guān)類射頻功放在當(dāng)前移動(dòng)通信中起著重要而關(guān)鍵的作用,具有更高的效率和更優(yōu)的寬帶潛力,是滿足綠色低能耗、寬帶高速率運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)方法方面,對(duì)于同一功能指標(biāo),采用不同的設(shè)計(jì)方法,所設(shè)計(jì)出來的功放電路會(huì)有一定差異,性能也不盡相同,無法確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。針對(duì)此情況,本論文提出不受開關(guān)類功放類別限制,采用以功放理想輸出波形為出發(fā)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路,來完成高效率寬帶功放設(shè)計(jì)。論文首先從波形的角度對(duì)E、F、J等開關(guān)類射頻功放電路設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比分析,研究高效率波形的特點(diǎn);其次研究了功放設(shè)計(jì)過程中影響輸出波形的因素,就未匹配狀態(tài)下功放實(shí)際輸出波形進(jìn)行分析,推導(dǎo)出了高效率波形的形式,并提出基于此波形的功放設(shè)計(jì)方法;最后從輸出波形的角度,對(duì)采用基于波形的設(shè)計(jì)方法與其它設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的功放進(jìn)行對(duì)比研究。作為設(shè)計(jì)實(shí)例,論文完成了基于波形的單頻和寬帶高效率功放仿真設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文具體工作內(nèi)容如下:1.對(duì)E、F、J等開關(guān)類射頻功放的輸出波形展開研究,將各類功放的輸出波形進(jìn)行頻域展開分析,研究其阻抗控制條件與波形之間的關(guān)系,對(duì)比分析其波形的不同點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)高效率功放設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)。2.從功放的靜態(tài)工作點(diǎn)、晶體管寄生效應(yīng)以及匹配網(wǎng)絡(luò)三個(gè)角度研究了對(duì)輸出波形產(chǎn)生影響的因素,并對(duì)當(dāng)前開關(guān)類射頻功放波形設(shè)計(jì)方面的不足進(jìn)行分析,提出基于高效率波形的設(shè)計(jì)思路。3.對(duì)未匹配狀態(tài)下,功放輸出波形特征進(jìn)行分析,推導(dǎo)出高效率波形最優(yōu)解,提出降低電流波形直流分量,電壓波形平坦化的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)高效率波形,并基于此方法設(shè)計(jì)了一款工作在2.4GHz的高效率功放,與采用其它方法設(shè)計(jì)的相同工作條件的功放進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的可行性。最后,對(duì)該高效率波形最優(yōu)解的求解步驟進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)。4.將基于波形的高效率功放設(shè)計(jì)方法拓展到寬帶應(yīng)用中,采用基波和諧波分離控制的方法,設(shè)計(jì)了一款工作在1.5GHz-2.5GHz的寬帶功放并進(jìn)行了實(shí)物測(cè)試,在30d Bm輸入信號(hào)下,實(shí)現(xiàn)了頻帶內(nèi)功率附加效率為65-73%,增益9.9d B-11d B的優(yōu)良性能。本論文的研究工作,對(duì)開關(guān)類射頻功率放大器的理論研究與工程應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN722.75
【圖文】：

圖 2-4 E類功放漏極輸出波形圖 E 類功放的輸出波形如圖 2-4 所示，從中可以明顯看出來零電數(shù)這兩個(gè)必要條件，之所以需要限定這兩個(gè)條件，是為了對(duì)波得到圖 2-3 輸出網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)元件的具體參數(shù)。方便分析，假設(shè) E 類功放偏置在 B 類工作點(diǎn)，則輸入信號(hào)僅在即在0 t 時(shí)，開關(guān)S導(dǎo)通，有電流通過，在 t 2 電流通過，此時(shí)可以設(shè)流經(jīng)負(fù)載的電流為：( ) sin ( + )0 R Ri t I t t 負(fù)載電流的初始相位，RI 為負(fù)載上的峰值電流。電壓開關(guān)條件和零電壓導(dǎo)數(shù)切換條件可得并聯(lián)電容兩端的電壓( )2| 0 tV t ( )2| 0 tdV td t

( )( )121 3 52 3 51 21cos2nn tn + 、、、展開式均對(duì)波形的幅度進(jìn)行了歸一化處理。從上述電壓、電流電流信號(hào)中除了直流分量和基波分量外，只含有偶數(shù)次諧波分與之相反，僅含有奇數(shù)次諧波分量，由n n nZ V I可以求出：2 2 10, Z , nn nZ+ 取正整數(shù)（1-22）可知，F(xiàn) 類功放分偶數(shù)次諧波阻抗為零，奇數(shù)次諧波要輸出匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)諧波的阻抗能夠做到這兩點(diǎn)，那么即可以稱之晶體管漏極端輸出的電壓波形為半正弦，電壓波形為方波。值功放相對(duì)應(yīng)的一類功放稱之為逆 F 類功放，其設(shè)計(jì)思路和原理只是電流變?yōu)榱朔讲�，電壓變�(yōu)榱税胝也�，其各次諧波阻抗也，對(duì)于偶數(shù)次諧波，阻抗為無窮大，對(duì)于奇數(shù)次諧波，阻抗為零

dc12,2 B 時(shí)，效率最大。漏極電壓為：( )1 211 2 sin cos 24 2 211 2 sin cos 24 2 411 2 sin sin 24 2ds dc dcdcdcV V V V VVV + + + + + + + + + + 波阻抗：111 max2 24dcVVZI I 諧波阻抗：222 max34 2dcVVZI I

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃超意;寬帶線性高效率功率放大器研究[D];電子科技大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉嬌;面向5G超密集網(wǎng)絡(luò)基站協(xié)同節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2018年

2 馬曉磊;L波段準(zhǔn)優(yōu)化E類功放的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2773999