本文關(guān)鍵詞：寬帶高效包絡(luò)跟蹤電源調(diào)制技術(shù)研究

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【摘要】：為提高日益擁擠的頻帶資源利用率和無線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率,新一代的無線通信系統(tǒng)廣泛采用復(fù)雜的變包絡(luò)調(diào)制方式,從而導(dǎo)致調(diào)制信號(hào)有很高的峰均比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR),若采用傳統(tǒng)的恒壓供電方式將會(huì)使發(fā)射機(jī)中的射頻功率放大器工作效率很低。采用包絡(luò)跟蹤(Envelope Tracking,ET)技術(shù)可以解決功放在輸入高PAPR調(diào)制信號(hào)時(shí)效率低下的問題,并且具有廣闊的應(yīng)用前景。ET技術(shù)的核心是取出射頻信號(hào)的包絡(luò),作為射頻功放供電電源的參考,從而使射頻功放的電源隨著包絡(luò)變化,這樣就可以使功放始終工作在飽和區(qū)。雖然ET技術(shù)已經(jīng)發(fā)展許多年,但是ET技術(shù)中仍然存在著許多難點(diǎn)與挑戰(zhàn),特別是高效率和寬帶的包絡(luò)放大器設(shè)計(jì)。本論文主要研究拓展包絡(luò)放大器帶寬和效率的關(guān)鍵技術(shù),本文首先對(duì)現(xiàn)有的經(jīng)典包絡(luò)放大器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析,并指出這些結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。隨后本文探討了提高包絡(luò)放大器帶寬和效率的可能途徑,并且指出基于頻率分段和幅度分段方案的優(yōu)勢(shì)。為同時(shí)滿足高效率和寬帶的要求,可以采用基于頻率分段的混合型包絡(luò)放大器結(jié)構(gòu)。本文在分析了開關(guān)變換器并聯(lián)線性放大器的混合包絡(luò)放大器方案的原理后,采用新型GaN材料晶體管實(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率為100MHz的Boost開關(guān)電路,該開關(guān)變換器可實(shí)現(xiàn)放大帶寬為20MHz的包絡(luò)信號(hào),并且仿真效率在80%以上。同時(shí)還設(shè)計(jì)了帶寬為150MHz的寬帶線性放大器。除此之外,為解決在分頻段處的幅度和相位不連續(xù)現(xiàn)象,本文加入了預(yù)選濾波器設(shè)計(jì)。最后通過實(shí)物驗(yàn)證,實(shí)測(cè)該電路表明,對(duì)基帶帶寬為20MHz(實(shí)際包絡(luò)帶寬拓展到60MHz),PAPR小于6dB的調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行放大,平均效率可在74%。為了進(jìn)一步拓展帶寬,本文隨后從包絡(luò)放大器的結(jié)構(gòu)上尋找拓展帶寬的方法,并研究了基于幅度分段的多輸入電源電壓并聯(lián)線性放大器方案,該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以使包絡(luò)信號(hào)的帶寬與開關(guān)頻率相等。隨后對(duì)該方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真表明,在輸入信號(hào)最高頻率為10MHz,輸出電壓范圍在8~28V時(shí),效率可到80%。最后制作了一款實(shí)物對(duì)該方案進(jìn)行驗(yàn)證。以上成果表明,從器件開關(guān)頻率和結(jié)構(gòu)上拓展包絡(luò)放大器帶寬和效率的方法可行性,具有實(shí)際的工程價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：包絡(luò)跟蹤 頻率分段 高效率 寬帶
【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】：2016
【分類號(hào)】：TN722.75
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究工作的背景與意義10-12
• 1.2 包絡(luò)跟蹤電源調(diào)制技術(shù)國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究工作及內(nèi)容安排14-16
• 第二章 ET電源的結(jié)構(gòu)16-29
• 2.1 ET發(fā)射機(jī)基本結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 包絡(luò)放大器的主要類型17-23
• 2.2.1 DC/DC變換器結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 開關(guān)變換器并聯(lián)線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2.3 多輸入電源供電轉(zhuǎn)換器19-21
• 2.2.4 多相位交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)21-23
• 2.3 包絡(luò)放大器帶寬和效率提高的方法23-28
• 2.3.1 利用高效率開關(guān)轉(zhuǎn)換器23-24
• 2.3.2 提高系統(tǒng)等效開關(guān)頻率24-25
• 2.3.3 開環(huán)PWM控制方式25-26
• 2.3.4 基于頻率分段的混合型結(jié)構(gòu)26-27
• 2.3.5 基于幅度分段的混合型結(jié)構(gòu)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于頻率分段的混合型包絡(luò)放大器研究29-52
• 3.1 寬帶包絡(luò)放大器設(shè)計(jì)分析29-30
• 3.2 甚高頻DC/DC變換器設(shè)計(jì)30-44
• 3.2.1 Boost開關(guān)電路原理分析31-32
• 3.2.2 脈沖寬度調(diào)制波產(chǎn)生及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.3 開關(guān)電路設(shè)計(jì)34-36
• 3.2.3.1 開關(guān)管參數(shù)計(jì)算及選擇34-35
• 3.2.3.2 電感的參數(shù)計(jì)算及選擇35-36
• 3.2.3.3 二極管參數(shù)計(jì)算及選擇36
• 3.2.4 電路仿真36-40
• 3.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析40-44
• 3.3 寬帶線性放大器設(shè)計(jì)44-47
• 3.3.1 電路仿真45-46
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-47
• 3.4 混合包絡(luò)放大器聯(lián)合設(shè)計(jì)47-50
• 3.4.1 預(yù)選濾波器設(shè)計(jì)47-48
• 3.4.2 聯(lián)合測(cè)試結(jié)果48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于包絡(luò)分段的多輸入電源電壓調(diào)制技術(shù)研究52-67
• 4.1 基于包絡(luò)分段的多輸入電源電壓調(diào)制技術(shù)原理52-56
• 4.1.1 系統(tǒng)方案53-54
• 4.1.2 控制方案原理54-56
• 4.2 電路設(shè)計(jì)56-61
• 4.2.1 電源電壓劃分56-57
• 4.2.2 開關(guān)變換器設(shè)計(jì)57-59
• 4.2.2.1 濾波電感的選擇57-58
• 4.2.2.2 開關(guān)管的選取58
• 4.2.2.3 阻斷二極管的選取58-59
• 4.2.3 控制電路設(shè)計(jì)59-60
• 4.2.4 線性放大器設(shè)計(jì)60-61
• 4.3 電路仿真61-64
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75

【相似文獻(xiàn)】

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