無線移動通信系統(tǒng)不斷發(fā)展,朝著多種工作模式、高速率的方向演進。功率放大器是通信系統(tǒng)射頻前端的重要部件,其寬帶性能和高效率性能是實現(xiàn)高速率通信和綠色運營的基礎。J類功放是近些年來出現(xiàn)的一種新型功放,其諧波控制原理和連續(xù)工作模式理念,給功放設計帶來了新的思路。總結當前J類功放的研究,得到如下背景要點:（1）大多研究集中在通過改進J類功放的匹配網(wǎng)絡結構實現(xiàn)效率的提升,而對J類功放的高效率與波形關系的研究較少;（2）連續(xù)工作模式可以一定程度上改善功放帶寬的局限性,但這種改善提升帶寬和效率的效果有限;（3）J類功放在5G系統(tǒng)中的應用研究還不夠充分。本論文的工作,就是針對上述背景而展開。本論文首先研究了J類功放的諧波控制理論,探究功放高效率波形的影響因素;其次,基于連續(xù)空間理論,研究了通過外部擴展電容實現(xiàn)變換的阻抗空間,提升功放平均效率的技術途徑;第三,圍繞J類功放理論及其在5G系統(tǒng)的應用,針對5G通信系統(tǒng)中高峰均比信號使功放的平均效率下降問題,研究了動態(tài)匹配的高效率J類功放方案,完成了一款基于動態(tài)匹配網(wǎng)絡高效率J類功放的設計與物理驗證。論文具體工作如下:1.系統(tǒng)性總結了J類功放的主要技術指標和基... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

功放輸出功率與輸出功率的關系

第二章J類功放技術的理論與設計研究112.2J類功放的實現(xiàn)原理最基本的J類功放電路結構定義如圖2-2所示，它的組成非常簡單：包括一個理想功放管、漏源電容dsC、漏極偏置電路、柵極偏置電路、輸入匹配網(wǎng)絡及傳輸線0Z,和電容fC構成的基波匹配網(wǎng)絡。理想的功放晶體管中不包含各種寄生參數(shù)，但實際工程應用中所用到的晶體管因為封裝原因產(chǎn)生寄生參量，漏源電容dsC是功放管的寄生電容。功放工作在J類工作模式時，晶體管通常偏置在B類或者深AB工作點，此時晶體管的導通角在180~250度之間，有利于輸出豐富的諧波成分，J類功放通過對基波和二次諧波進行控制，達到提升效率的目的。圖2-2最基本的J類功放的電路結構2.2.1諧波控制原理諧波控制技術是實現(xiàn)高效率J類功放的基矗假設功放晶體管的導通角為，其漏極輸出電流可表示為：cos,22dsqpeakiII(2-9)02or2dsi，(2-10)qI為晶體管的靜態(tài)電流，peakI為負載電流的最大值，其中：cos2qpeakII，peakmaxqIII(2-11)可得出：

電子科技大學碩士學位論文20傳統(tǒng)的寬帶匹配網(wǎng)絡通常用集總元件或分布元件進行設計，考慮到功放的帶寬特性，在進行匹配網(wǎng)絡的寬帶設計時，可以通過增加匹配網(wǎng)路節(jié)數(shù)的方式來拓展帶寬，頻帶越寬，匹配電路越復雜，如圖2-6圖所示。Q值是反應匹配電路靈敏度的指標，Q值越小，匹配電路的靈敏度越高，功放的寬帶性能越好。(a)(b)圖2-6微帶線匹配網(wǎng)絡。(a)單分支匹配電路；(b)雙分支匹配電路傳統(tǒng)的寬帶匹配通過增加匹配網(wǎng)絡節(jié)數(shù)實現(xiàn)帶寬的拓展，這種做法無疑增加了電路的復雜度，并且當最佳阻抗值隨頻率或功率的發(fā)生較大變化時，傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡對最優(yōu)阻抗區(qū)域的覆蓋有限。連續(xù)阻抗空間解是連續(xù)J類功放的基本阻抗特征，是實現(xiàn)功放寬帶性能的理論基矗其思想通過拓展功放的阻抗空間范圍，在一定的帶寬范圍內(nèi)，得到一個確保功放輸出效率和功率的理論最優(yōu)阻抗解集合，從而達到帶寬拓展的目的。當前所研究的連續(xù)型功放（如連續(xù)J類功放、連續(xù)F類等）就是基于連續(xù)阻抗空間理論，通過改變漏極輸出基波和二次諧波的波形幅度，得到更大的連續(xù)阻抗解空間，從而實現(xiàn)對帶寬的拓展。晶體管的輸出電容理論被證實是拓展功放帶寬的另一種有效方案，原因在于輸出電容可產(chǎn)生大量的諧波分量，使得基于波形控制得到的基波和二次諧波特定阻抗條件被大大弱化，擴大了功放的阻抗空間解范圍。擴大阻抗空間理論上可以在增大功放帶寬同時，一定程度上保證功放的效率。5G通信系統(tǒng)因高峰均比信號，在功率回退時會出現(xiàn)效率下降問題。受晶體管寄生參數(shù)的影響，功放的最佳阻抗值隨功放頻率和功率的變化而變化，功率回退情況下，功放的阻抗值偏離最佳阻抗區(qū)域，傳統(tǒng)的固定匹配網(wǎng)絡的阻抗空間無法滿足最佳阻抗匹配的要求，造成了功放效率的下降。為了提升5G通信系統(tǒng)的平均效率，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]線性功放中數(shù)字預失真方法的實驗研究[J]. 幸波,蔣偉,王晶琦,朱曉維.  微波學報. 2009(03)

博士論文
[1]無線通信中的寬帶高效率功率放大器及GaN HEMT器件建模研究[D]. 杜學坤.電子科技大學 2018
[2]GaN高電子遷移率晶體管特性及其功率放大器研究[D]. 冷永清.湖南大學 2013

碩士論文
[1]開關類射頻功率放大器波形研究[D]. 齊沖沖.電子科技大學 2019
[2]基于可變匹配網(wǎng)絡的可重構功率放大器研究[D]. 唐小彬.電子科技大學 2019
[3]可重構連續(xù)型BJ類功放技術的研究[D]. 謝丹.電子科技大學 2018
[4]J類功放及其在多模移動基站中的應用研究[D]. 吳普超.電子科技大學 2015
[5]新型寬帶高效率J類功率放大器的研究[D]. 王振陽.中國科學技術大學 2014
[6]諧波控制類高效率功率放大器研究[D]. 董磊.電子科技大學 2012
[7]超寬帶（UWB）無線通信技術[D]. 苗劍.西安電子科技大學 2004



本文編號：3056462