高效宽带射频功率放大器的研究与设计

发布时间：2021-04-16 17:16

　　拓展宽带和提高效率一直是功率放大器研究的两个重要方向。而传统的谐波控制类功率放大器依赖于谐波的精确控制,这在一定程度上增加了匹配网络设计的复杂度,会使得工作带宽受限,因此很难同时满足宽带和高效率的要求。为此,国外学者提出了一种新型的谐波控制类功率放大器的设计理念,即J类功率放大器。J类功率放大的实现是综合考虑了带宽、效率、线性度和功率等性能,在提升功率放大器带宽的同时能够保持高效率,较好地解决了传统功放设计中带宽和效率难以兼顾的矛盾。本文以高效宽带射频功率放大器的设计展开研究,重点针对高效宽带J类功率放大器。本文的主要内容和创新点如下:1、系统地介绍和总结了J类功率放大器的基本理论。首先阐述了J类功放的推导条件和过程,然后结合输出端漏极电压电流波形分析了J类功放的谐波控制原理,最后借助J类功放理论中最重要的连续型工作模式和设计空间的思想给出了J类功放具有良好的宽带特性的原因。2、结合特定的输出网络拓扑结构介绍了传统J类功放的设计原理,并通过仿真和加工测试指出了传统设计方法的不足。紧接着论述了另外一种传统的宽带高效率功放匹配电路设计方法,即实频技术,同时分析其存在的问题并以此为基础提出了... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

理想A类功放输出波形即最有负载阻抗

杭州电子科技大学硕士学位论文13现在做一些推论，假设负载ZL为纯电阻。如果负载改变为最佳负载阻抗值的两倍，即ZL=2Ropt，这时晶体管输出电压仍然能达到最大值2Vdc，而负载为高电阻状态，输出电流降低为原来的一半即Imax/2，因此负载上获得的功率为原来的一半Popt/2。如果负载改变为最佳负载阻抗值的一半，即ZL=Ropt/2，这时晶体管输出电流可以达到最大值Imax，而负载为低电阻状态，输出电压降低为原来的一半即Vdc，因此负载上获得的功率也是原来的一半Popt/2。这样的两个不同的负载阻抗值都能获得相同的输出功率，如图2.10所示的输出电压和电流波形的变化，图中RLO=Ropt/2，RHI=2Ropt图2.10负载是纯电阻时输出波形及最优负载阻抗的位置基于以上的假设和分析，开始推广。如果在一个大范围内改变负载ZL的阻抗值，记录得到的输出功率点，然后将这些不同的功率点连在一起就能得到晶体管的负载牵引等功率曲线。现在引入一个系数p，在得到的负载牵引等功率曲线上，将输出功率为Popt/p的负载阻抗绘制在Smith圆图上，这就称为Popt/p功率等高线。图2.11Smith圆图中的功率等高线正如上面提及的，在高电阻状态RHI=pRopt和低电阻状态RLO=Ropt/p，两种不同的负载阻抗值情况下，都能得到相同的输出功率Popt/p。具体来说，在高电阻情况下，晶体管的输出电流减小到Imax/p，但是输出电压依旧可以实现最大值2Vdc。同样，在低电阻情况下，晶体管输

杭州电子科技大学硕士学位论文13现在做一些推论，假设负载ZL为纯电阻。如果负载改变为最佳负载阻抗值的两倍，即ZL=2Ropt，这时晶体管输出电压仍然能达到最大值2Vdc，而负载为高电阻状态，输出电流降低为原来的一半即Imax/2，因此负载上获得的功率为原来的一半Popt/2。如果负载改变为最佳负载阻抗值的一半，即ZL=Ropt/2，这时晶体管输出电流可以达到最大值Imax，而负载为低电阻状态，输出电压降低为原来的一半即Vdc，因此负载上获得的功率也是原来的一半Popt/2。这样的两个不同的负载阻抗值都能获得相同的输出功率，如图2.10所示的输出电压和电流波形的变化，图中RLO=Ropt/2，RHI=2Ropt图2.10负载是纯电阻时输出波形及最优负载阻抗的位置基于以上的假设和分析，开始推广。如果在一个大范围内改变负载ZL的阻抗值，记录得到的输出功率点，然后将这些不同的功率点连在一起就能得到晶体管的负载牵引等功率曲线。现在引入一个系数p，在得到的负载牵引等功率曲线上，将输出功率为Popt/p的负载阻抗绘制在Smith圆图上，这就称为Popt/p功率等高线。图2.11Smith圆图中的功率等高线正如上面提及的，在高电阻状态RHI=pRopt和低电阻状态RLO=Ropt/p，两种不同的负载阻抗值情况下，都能得到相同的输出功率Popt/p。具体来说，在高电阻情况下，晶体管的输出电流减小到Imax/p，但是输出电压依旧可以实现最大值2Vdc。同样，在低电阻情况下，晶体管输


本文编号：3141842