基于电源调制器的宽带E类功率放大器研究

发布时间：2017-07-31 17:13

  本文关键词：基于电源调制器的宽带E类功率放大器研究

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【摘要】：现代无线通信技术的快速发展,使得信号的带宽和峰均比不断增加,传统发射机结构已经难以满足通信设备对效率和带宽的需求。新型高效率发射机结构如包络跟踪(ET)、包络消除与恢复(EER)、极坐标发射机、Doherty发射机开始受到广泛应用和关注。本文基于此背景,将应用于ET、EER、极坐标发射机中的宽带高效率E类功率放大器和包络放大器作为主要研究内容,以进一步提高新型发射机的带宽和效率。现将本文主要内容和贡献总结如下:1.通过对E类功率放大器和宽带匹配理论的研究,使用6阶切比雪夫低通滤波器结构作为E类功率放大器的输出匹配网络来拓展带宽。最终实现了工作带宽在1.6-2.7GHz,漏极效率在72%到87%之间,输出功率大于40dBm的宽带高效率E类功率放大器。2.在晶体管非线性电容的影响下,分析了E类功率放大器漏极直流阻抗与漏极供电电压的关系。定义了功率放大器的宽带包络阻抗,并使用记忆多项式建立了应用于ET结构中的E类功率放大器宽带包络阻抗模型。通过包络阻抗与包络电压的AM-AM曲线和最终的模型参数得出E类功率放大器的包络阻抗具有记忆效应和非线性。最后推导了包络放大器平均效率与包络阻抗概率密度分布的关系,给出了使用包络阻抗模型来优化包络放大器平均效率的方法及仿真结果。3.通过比较现有拓展包络放大器带宽的方法,提出了一种改进的E类逆变和E类整流(Class-E~2)包络放大器结构。通过使用栅极脉冲调制方式来提高传统Class-E~2包络放大器的开关频率以达到宽带包络放大目的,并且简化了结构。最终通过实验完成了栅极脉冲调制Class-E~2包络放大器,其开关频率达到1.75GHz、带宽大于20MHz、△∑最大调制频率达到200MHz,高效率电压回退区间大于6dB。
【关键词】：高效率发射机 E类功率放大器 包络放大器 包络阻抗
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722.75
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 无线通信系统中的高效率发射机技术概述10-13
• 1.2 包络放大器的研究动态13-14
• 1.3 E类功率放大器研究动态14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第二章 功率放大器和包络放大器方案设计16-27
• 2.1 功率放大器的分类16-20
• 2.1.1 受控电流源类功率放大器16-17
• 2.1.2 开关类功率放大器17-18
• 2.1.3 谐波控制类功率放大器18-20
• 2.2 宽带高效率包络放大器20-24
• 2.2.1 混合型包络放大器20-22
• 2.2.2 多级供电型包络放大器22-23
• 2.2.3 E类逆变和E类整流包络放大器23-24
• 2.3 方案选择和性能指标24-25
• 2.4 功放负载匹配理论和实验测试环境25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 宽带高效率E类功率放大器的研究27-54
• 3.1 E类功率放大器基本原理27-32
• 3.1.1 理想E类功率放大器27-30
• 3.1.2 有限次谐波抑制E类功率放大器30-32
• 3.2 宽带高效率E类功率放大器设计32-43
• 3.2.1 确定E类功率放大器的负载阻抗32-33
• 3.2.2 E类功率放大器的宽带匹配网络33-39
• 3.2.3 宽带高效率E类功率放大器的仿真39-41
• 3.2.4 宽带高效率E类功率放大器测试41-43
• 3.3 E类功率放大器的漏极直流阻抗分析43-53
• 3.3.1 直流阻抗理论分析43-45
• 3.3.2 E类功率放大器的包络阻抗45-50
• 3.3.3 使用包络阻抗优化包络放大器效率50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 E类逆变和E类整流包络放大器研究54-67
• 4.1 栅极脉冲调制Class-E~2包络放大器理论分析54-57
• 4.1.1 输入信号的产生55-56
• 4.1.2 输出电压的产生56-57
• 4.2 包络放大器设计与仿真57-64
• 4.2.1 E类逆变器设计57-58
• 4.2.2 E类整流电路设计58-60
• 4.2.3 功分器和栅极驱动电路设计60-62
• 4.2.4 包络放大器系统仿真62-64
• 4.3 实验结果与分析64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-69
• 5.1 总结及主要贡献67-68
• 5.2 待解决的问题68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74

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1 李虎;基于电源调制器的宽带E类功率放大器研究[D];电子科技大学;2016年

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本文编号：600218