动态电源调制对射频功放效率提升的研究

发布时间：2019-09-23 16:30

【摘要】：射频功放(Radio Frequency Power Amplifier,RF PA)是无线通信设备中功耗最大的器件。随着便携式产品大量的涌现,设备对续航能力提出了更高的要求,RF PA的性能要求也随之提高;同时为提高频谱资源利用率,非恒定包络调制方式逐渐取代恒定包络调制方式,传统RF PA往往以牺牲效率来满足高峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)的射频信号要求,这使设备功耗大幅增加。动态电源调制技术采用高效的非线性RF PA,在保证线性度前提下处理高PAPR的射频信号,是一种有效的解决方案。本文从动态电源调制技术入手,研究并优化动态电源调制技术中幅度调制器的设计与动态电源调制技术中开关电源纹波对射频系统的影响。本文分析了由线性放大器和DC-DC转换器组成的混合型包络调制器的结构与原理,并在此基础上对DC-DC转换器结构进行改进,提出了一种开关纹波消除技术,即在DC-DC转化器中添加纹波消除辅助电路,在保证其效率的同时降低输出纹波。随后在ADS仿真环境下建立仿真模型,讨论了开关电源纹波对于射频收发系统的影响。本文基于IEEE 802.11g通信协议,设计适用于其规范的混合型包络调制器。混合型包络调制器中线性部分采用带有Class AB类输出级的线性放大器,开关部分采用Buck型DC-DC转化器结构。通过环路稳定性设计,使用MATLAB进行参数优化,最终基于SMIC的0.18um CMOS工艺库设计出最大输出功率为920mW、峰值效率为70.5%的混合型包络调制器,同时改进的纹波消除结构成功使调制器效率开关部分效率提升了10%。
【图文】：

包络,射频信号,开关放大器,恢复技术

源调制恢复至原始射频信号，相比于包与恢复技术作为研究重点，采用该技术开关放大器组成，与普通的 PA 相比，块的性能，，同时还要兼顾到系统整体的大器的简介器的基础结构大器主要由：包络检测器、包络调制器1 所示。其基本工作原理是从携带有包络射频信号在通过限幅器后，由高效率的器放大，最后，放大后的包络信号作为复出包络信号。对于现代通信中高 PA下，使功放尽可能地工作在饱和或接近采用功率回退技术所带来的效率下降，

包络,射频开关,效率

图 2.2 现代包络消除与恢复放大器结构与恢复放大器的效率特性要由包络调制器和射频开关放大器组成。其效率计算根据能量传_ _ _*EER ave EA ave PA aveη = η ηe为 EER 放大器整体效率，EA _aveη 为包络调制器效率，PA _aveη 为射构为例，射频信号由射频开关功率放大器进行放大，对于开关类功公式 2-1 可得，EER 整体效率主要取决于包络调制器效率。因此于整个系统效率的提升有至关重要的作用。射频开关类功率放大类的功率放大器，根据实际通信规范，设计出符合要求的功放，熟，市场上也有各类的产品。包络调制器作为改善整体结构效率体影响巨大。本文将重点探讨关于包络调制器的设计过程。器的设计基础 EER 系统中主要的组成部分，对整体效率的提升和线性度有着重
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN761;TN722.75

【参考文献】