高效寬帶射頻功率放大器的研究與設計
發(fā)布時間：2021-04-16 17:16
拓展寬帶和提高效率一直是功率放大器研究的兩個重要方向。而傳統(tǒng)的諧波控制類功率放大器依賴于諧波的精確控制,這在一定程度上增加了匹配網(wǎng)絡設計的復雜度,會使得工作帶寬受限,因此很難同時滿足寬帶和高效率的要求。為此,國外學者提出了一種新型的諧波控制類功率放大器的設計理念,即J類功率放大器。J類功率放大的實現(xiàn)是綜合考慮了帶寬、效率、線性度和功率等性能,在提升功率放大器帶寬的同時能夠保持高效率,較好地解決了傳統(tǒng)功放設計中帶寬和效率難以兼顧的矛盾。本文以高效寬帶射頻功率放大器的設計展開研究,重點針對高效寬帶J類功率放大器。本文的主要內容和創(chuàng)新點如下:1、系統(tǒng)地介紹和總結了J類功率放大器的基本理論。首先闡述了J類功放的推導條件和過程,然后結合輸出端漏極電壓電流波形分析了J類功放的諧波控制原理,最后借助J類功放理論中最重要的連續(xù)型工作模式和設計空間的思想給出了J類功放具有良好的寬帶特性的原因。2、結合特定的輸出網(wǎng)絡拓撲結構介紹了傳統(tǒng)J類功放的設計原理,并通過仿真和加工測試指出了傳統(tǒng)設計方法的不足。緊接著論述了另外一種傳統(tǒng)的寬帶高效率功放匹配電路設計方法,即實頻技術,同時分析其存在的問題并以此為基礎提出了...
【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
理想A類功放輸出波形即最有負載阻抗
杭州電子科技大學碩士學位論文13現(xiàn)在做一些推論，假設負載ZL為純電阻。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的兩倍，即ZL=2Ropt，這時晶體管輸出電壓仍然能達到最大值2Vdc，而負載為高電阻狀態(tài)，輸出電流降低為原來的一半即Imax/2，因此負載上獲得的功率為原來的一半Popt/2。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的一半，即ZL=Ropt/2，這時晶體管輸出電流可以達到最大值Imax，而負載為低電阻狀態(tài)，輸出電壓降低為原來的一半即Vdc，因此負載上獲得的功率也是原來的一半Popt/2。這樣的兩個不同的負載阻抗值都能獲得相同的輸出功率，如圖2.10所示的輸出電壓和電流波形的變化，圖中RLO=Ropt/2，RHI=2Ropt圖2.10負載是純電阻時輸出波形及最優(yōu)負載阻抗的位置基于以上的假設和分析，開始推廣。如果在一個大范圍內改變負載ZL的阻抗值，記錄得到的輸出功率點，然后將這些不同的功率點連在一起就能得到晶體管的負載牽引等功率曲線�，F(xiàn)在引入一個系數(shù)p，在得到的負載牽引等功率曲線上，將輸出功率為Popt/p的負載阻抗繪制在Smith圓圖上，這就稱為Popt/p功率等高線。圖2.11Smith圓圖中的功率等高線正如上面提及的，在高電阻狀態(tài)RHI=pRopt和低電阻狀態(tài)RLO=Ropt/p，兩種不同的負載阻抗值情況下，都能得到相同的輸出功率Popt/p。具體來說，在高電阻情況下，晶體管的輸出電流減小到Imax/p，但是輸出電壓依舊可以實現(xiàn)最大值2Vdc。同樣，在低電阻情況下，晶體管輸
杭州電子科技大學碩士學位論文13現(xiàn)在做一些推論，假設負載ZL為純電阻。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的兩倍，即ZL=2Ropt，這時晶體管輸出電壓仍然能達到最大值2Vdc，而負載為高電阻狀態(tài)，輸出電流降低為原來的一半即Imax/2，因此負載上獲得的功率為原來的一半Popt/2。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的一半，即ZL=Ropt/2，這時晶體管輸出電流可以達到最大值Imax，而負載為低電阻狀態(tài)，輸出電壓降低為原來的一半即Vdc，因此負載上獲得的功率也是原來的一半Popt/2。這樣的兩個不同的負載阻抗值都能獲得相同的輸出功率，如圖2.10所示的輸出電壓和電流波形的變化，圖中RLO=Ropt/2，RHI=2Ropt圖2.10負載是純電阻時輸出波形及最優(yōu)負載阻抗的位置基于以上的假設和分析，開始推廣。如果在一個大范圍內改變負載ZL的阻抗值，記錄得到的輸出功率點，然后將這些不同的功率點連在一起就能得到晶體管的負載牽引等功率曲線�，F(xiàn)在引入一個系數(shù)p，在得到的負載牽引等功率曲線上，將輸出功率為Popt/p的負載阻抗繪制在Smith圓圖上，這就稱為Popt/p功率等高線。圖2.11Smith圓圖中的功率等高線正如上面提及的，在高電阻狀態(tài)RHI=pRopt和低電阻狀態(tài)RLO=Ropt/p，兩種不同的負載阻抗值情況下，都能得到相同的輸出功率Popt/p。具體來說，在高電阻情況下，晶體管的輸出電流減小到Imax/p，但是輸出電壓依舊可以實現(xiàn)最大值2Vdc。同樣，在低電阻情況下，晶體管輸
本文編號：3141842
【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
理想A類功放輸出波形即最有負載阻抗
杭州電子科技大學碩士學位論文13現(xiàn)在做一些推論，假設負載ZL為純電阻。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的兩倍，即ZL=2Ropt，這時晶體管輸出電壓仍然能達到最大值2Vdc，而負載為高電阻狀態(tài)，輸出電流降低為原來的一半即Imax/2，因此負載上獲得的功率為原來的一半Popt/2。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的一半，即ZL=Ropt/2，這時晶體管輸出電流可以達到最大值Imax，而負載為低電阻狀態(tài)，輸出電壓降低為原來的一半即Vdc，因此負載上獲得的功率也是原來的一半Popt/2。這樣的兩個不同的負載阻抗值都能獲得相同的輸出功率，如圖2.10所示的輸出電壓和電流波形的變化，圖中RLO=Ropt/2，RHI=2Ropt圖2.10負載是純電阻時輸出波形及最優(yōu)負載阻抗的位置基于以上的假設和分析，開始推廣。如果在一個大范圍內改變負載ZL的阻抗值，記錄得到的輸出功率點，然后將這些不同的功率點連在一起就能得到晶體管的負載牽引等功率曲線�，F(xiàn)在引入一個系數(shù)p，在得到的負載牽引等功率曲線上，將輸出功率為Popt/p的負載阻抗繪制在Smith圓圖上，這就稱為Popt/p功率等高線。圖2.11Smith圓圖中的功率等高線正如上面提及的，在高電阻狀態(tài)RHI=pRopt和低電阻狀態(tài)RLO=Ropt/p，兩種不同的負載阻抗值情況下，都能得到相同的輸出功率Popt/p。具體來說，在高電阻情況下，晶體管的輸出電流減小到Imax/p，但是輸出電壓依舊可以實現(xiàn)最大值2Vdc。同樣，在低電阻情況下，晶體管輸
杭州電子科技大學碩士學位論文13現(xiàn)在做一些推論，假設負載ZL為純電阻。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的兩倍，即ZL=2Ropt，這時晶體管輸出電壓仍然能達到最大值2Vdc，而負載為高電阻狀態(tài)，輸出電流降低為原來的一半即Imax/2，因此負載上獲得的功率為原來的一半Popt/2。如果負載改變?yōu)樽罴沿撦d阻抗值的一半，即ZL=Ropt/2，這時晶體管輸出電流可以達到最大值Imax，而負載為低電阻狀態(tài)，輸出電壓降低為原來的一半即Vdc，因此負載上獲得的功率也是原來的一半Popt/2。這樣的兩個不同的負載阻抗值都能獲得相同的輸出功率，如圖2.10所示的輸出電壓和電流波形的變化，圖中RLO=Ropt/2，RHI=2Ropt圖2.10負載是純電阻時輸出波形及最優(yōu)負載阻抗的位置基于以上的假設和分析，開始推廣。如果在一個大范圍內改變負載ZL的阻抗值，記錄得到的輸出功率點，然后將這些不同的功率點連在一起就能得到晶體管的負載牽引等功率曲線�，F(xiàn)在引入一個系數(shù)p，在得到的負載牽引等功率曲線上，將輸出功率為Popt/p的負載阻抗繪制在Smith圓圖上，這就稱為Popt/p功率等高線。圖2.11Smith圓圖中的功率等高線正如上面提及的，在高電阻狀態(tài)RHI=pRopt和低電阻狀態(tài)RLO=Ropt/p，兩種不同的負載阻抗值情況下，都能得到相同的輸出功率Popt/p。具體來說，在高電阻情況下，晶體管的輸出電流減小到Imax/p，但是輸出電壓依舊可以實現(xiàn)最大值2Vdc。同樣，在低電阻情況下，晶體管輸
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