寬帶功率放大器的高效率理論和關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-08 14:09
長(zhǎng)期以來(lái),有效、靈活且成本可控的頻譜覆蓋解決方案是業(yè)界主要的演化方向之一。出于移動(dòng)和無(wú)線通信系統(tǒng)的快速擴(kuò)容和網(wǎng)絡(luò)部署的考慮,當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)正處于并將長(zhǎng)期處于多制式、多種通信標(biāo)準(zhǔn)并存的組網(wǎng)狀態(tài),特別是隨著當(dāng)前4G-LTE系統(tǒng)的部署和將來(lái)5G系統(tǒng)的推動(dòng),研發(fā)和推廣可支持多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)及多個(gè)相距甚遠(yuǎn)的通信頻段的基站和終端已成為必然。支持多模多頻工作,并向下兼容,是當(dāng)前通信運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)選擇。此外,根據(jù)3GPP發(fā)布的最新標(biāo)準(zhǔn),不同頻帶間的非連續(xù)載波聚合是最主要的配置方案,這也將導(dǎo)致更復(fù)雜的通信頻帶覆蓋問(wèn)題。為了滿足復(fù)雜的頻譜覆蓋需求,寬帶系統(tǒng)吸引了大量研究人員的研發(fā)興趣。本論文主要針對(duì)寬帶功放的高效工作模式以及滿足有源器件寬帶匹配需求的電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法展開研究,力求在功放輸入端和輸出端同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確的阻抗匹配,進(jìn)而得到一致性良好的輸出指標(biāo),包括平坦的增益特性,較高的輸出功率和效率以及良好的線性度。本論文的主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)提出一種新型的寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法,并應(yīng)用于寬帶功放輸入端的匹配。本論文提出的匹配網(wǎng)絡(luò)提供了一種對(duì)目前廣泛使用的低通結(jié)構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)的可靠替換方案。對(duì)于本...
【文章來(lái)源】:北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:119 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1功放設(shè)計(jì)示意圖??在寬帶匹配理論研宄和寬帶功率放大器設(shè)計(jì)方面,許多學(xué)者展開了深入的研??
1.2.1寬帶匹配技術(shù)的研究現(xiàn)狀??匹配網(wǎng)絡(luò)在收發(fā)系統(tǒng)、天線和其他射頻、微波應(yīng)用中都是最基本的電路功能??單元,對(duì)器件和系統(tǒng)的性能有著重要影響。匹配網(wǎng)絡(luò)的示意圖如圖1-2所示,匹??配網(wǎng)絡(luò)將負(fù)載復(fù)阻抗ZL=RL+jXL匹配到源阻抗Zs=Zs+jXs。換言之,匹配網(wǎng)絡(luò)的??主要目的是使兩個(gè)不同的端接阻抗在指定的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)匹配。??當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)在參考點(diǎn)A處的輸入阻抗為ZeZskRs-jXs時(shí),即負(fù)載ZS的共??軛阻抗,電路將可以實(shí)現(xiàn)最大的功率傳輸,否則,負(fù)載接收到的功率都會(huì)有一定??的功率損失,這一部分損失的能量被匹配網(wǎng)絡(luò)反射回功率源,衡量功率損失的公??式如圖中M2所不。此外,需要指出的是,圖1-2代表了雙匹配(double?match)??的情況,當(dāng)其中一個(gè)端接阻抗沒(méi)有電抗分量時(shí),這種匹配情形常被定義為單匹配??(single?match)。在功放設(shè)計(jì)領(lǐng)域,通常只針對(duì)單匹配的情形展開討論,雙匹配??大多適用于晶體管級(jí)聯(lián)時(shí)的級(jí)間匹配。??Aj?
(a)?(b)??圖1-4?(a)?Darlington變換(b)寬帶匹配問(wèn)題的等效轉(zhuǎn)化??里程碑式的研宄成果出現(xiàn)在1948年,Fano完成了一項(xiàng)由美國(guó)海軍提供支持??的課題[20]。他再次定義了寬帶匹配問(wèn)題,并進(jìn)行了充分的理論推導(dǎo),總結(jié)了失??配的容忍度(tolerance)與匹配帶寬之間的理論極限。具體來(lái)講,Fano在Bode??提出的增益-帶寬(gain-bandwidth)理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展,利用Darlington??5??
本文編號(hào):3271721
【文章來(lái)源】:北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:119 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1功放設(shè)計(jì)示意圖??在寬帶匹配理論研宄和寬帶功率放大器設(shè)計(jì)方面,許多學(xué)者展開了深入的研??
1.2.1寬帶匹配技術(shù)的研究現(xiàn)狀??匹配網(wǎng)絡(luò)在收發(fā)系統(tǒng)、天線和其他射頻、微波應(yīng)用中都是最基本的電路功能??單元,對(duì)器件和系統(tǒng)的性能有著重要影響。匹配網(wǎng)絡(luò)的示意圖如圖1-2所示,匹??配網(wǎng)絡(luò)將負(fù)載復(fù)阻抗ZL=RL+jXL匹配到源阻抗Zs=Zs+jXs。換言之,匹配網(wǎng)絡(luò)的??主要目的是使兩個(gè)不同的端接阻抗在指定的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)匹配。??當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)在參考點(diǎn)A處的輸入阻抗為ZeZskRs-jXs時(shí),即負(fù)載ZS的共??軛阻抗,電路將可以實(shí)現(xiàn)最大的功率傳輸,否則,負(fù)載接收到的功率都會(huì)有一定??的功率損失,這一部分損失的能量被匹配網(wǎng)絡(luò)反射回功率源,衡量功率損失的公??式如圖中M2所不。此外,需要指出的是,圖1-2代表了雙匹配(double?match)??的情況,當(dāng)其中一個(gè)端接阻抗沒(méi)有電抗分量時(shí),這種匹配情形常被定義為單匹配??(single?match)。在功放設(shè)計(jì)領(lǐng)域,通常只針對(duì)單匹配的情形展開討論,雙匹配??大多適用于晶體管級(jí)聯(lián)時(shí)的級(jí)間匹配。??Aj?
(a)?(b)??圖1-4?(a)?Darlington變換(b)寬帶匹配問(wèn)題的等效轉(zhuǎn)化??里程碑式的研宄成果出現(xiàn)在1948年,Fano完成了一項(xiàng)由美國(guó)海軍提供支持??的課題[20]。他再次定義了寬帶匹配問(wèn)題,并進(jìn)行了充分的理論推導(dǎo),總結(jié)了失??配的容忍度(tolerance)與匹配帶寬之間的理論極限。具體來(lái)講,Fano在Bode??提出的增益-帶寬(gain-bandwidth)理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展,利用Darlington??5??
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