混合类包络跟踪电源调制技术研究

发布时间：2020-06-19 17:34

【摘要】：随着无线通信技术不断发展与演进,其数据传输速率和频谱利用率不断飞速提升。这应当归功于越来越复杂的高阶调制方式应用于无线通信技术中,然而与此同时导致了信号具有很高的峰均比。为了确保系统的线性度,功率放大器通常需要工作在极高的回退功率区域,其效率急剧降低。包络跟踪技术作为一种动态电源调制技术,可以有效地提升功率放大器在大回退状态下的效率。而带宽、效率以及线性度成为当前电源调制器的限制因素,也是研究的重点和难点。为了获得良好的综合性能,本文针对混合类电源调制器进行了深入研究,主要研究内容如下:1、本文从包络跟踪功率放大器的基本结构和实现原理出发,首先对各类电源调制器的基本构架进行了分析和总结,然后针对性地分析了限制其性能提升的关键因素。最后基于当前的研究进展,提出了提升电源调制器综合性能的潜在解决方案,为后续高性能包络跟踪电源的设计提供了可行的参考依据。2、本文对并联和串联混合类电源调制器的设计方法进行系统研究,并以此为基础,深入研究分析了基于多电平串并联构架的开关线性混合类电源调制器。结合包络信号的时域、频域特征以及电源调制器各部分电路的损耗模型,提出了一种改进型的串并联混合类包络跟踪电源构架以及对该电源系统进行优化设计的方法。基于该电路构架及其设计方法,电源调制器可以获得更好的综合性能,在保证线性度的前提下,其带宽和效率都有了显著提升。利用该优化理论,本文设计的混合类电源调制器可跟踪带宽为10MHz的LTE信号,输出峰值功率为67.6W,平均功率为26.97W,平均效率为83.04%,NMSE(归一化均方根误差)为1.08%。3、本文系统阐述了基于开关电容构架的开关线性混合类电源调制器的电路结构和控制方法,同时深入分析了各级电路的设计方法。基于各部分电路的损耗模型,提出了系统整体优化设计方法。该开关电容构架的电源调制器不包含磁性电感元件,方便实现集成化,文章着重对开关电容级的实现原理和优化方法进行了详细分析。基于提出的系统优化方法,设计了一款可跟踪10MHz带宽LTE信号的混合类电源调制器,其输出峰值功率为32.4W,平均功率为11.78W,平均效率为74.1%,NMSE优于1.25%。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN86
【图文】：

混合类包络跟踪电源调制技术研究

信号峰均比与线性功放相对功率耗散的关系

【参考文献】