LINC发射机高效率合成技术研究

发布时间：2017-06-17 11:12

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【摘要】：随着移动通信系统的日益发展和不断的更新换代,作为其主要核心模块的发射机系统也面临着更高的要求:更高的效率,更好的线性。作为当今主流线性化技术之一的LINC(使用非线性元件的线性放大)技术,主要将调制信号分解成两路等幅异相的恒包络信号,再各自经过高效率功率放大器放大后由功率合成器合成输出,从而得到无失真的放大信号,理论上很好地解决了效率与线性的矛盾。LINC系统的效率主要由功率放大器和合成器各自的效率决定,由于开关类功率放大器(D类、E类、F类等)技术的发展和完善,可以很容易地把功率放大器的效率做到很高(理论上100%),因此高效率合成技术的研究意义更显得尤为重要。本文重点研究适用于LINC系统中的高效率合成技术,分为以下几点内容展开:1、分析现有的几种主流功率合成器,利用电路分析和仿真确定它们的效率特性,并选取Chireix合成器作为本文的高效率合成技术方案;2、利用电路原理具体分析Chireix合成器的效率和线性与电路设计参数之间的关系。通过简化计算出合成效率最大时应满足的条件,在计算结果中发现合成效率不仅与合成器的电路结构有关,也与输入信号的相位角有关,并通过仿真验证以上结论的正确性。最后根据得到的简化关系,针对输入信号为16-QAM的调制信号设计两个工作在2.14GHz的Chireix合成器,一个有着最高的平均合成效率(仿真效率94.7%)和较差的线性(EVM达到22.4%),另一个有着较高的合成效率(仿真效率54%)和较好的线性(EVM达到7.9%);3、选取可以看成理想电压源的饱和B类功率放大器作为使用于C hireix合成器的高效率功率放大器。利用ADS仿真软件设计一款工作在中心频率为2.14GHz的饱和B类功率放大器,仿真得到的漏极效率达到70%左右。制作成实物进行测试,在输入27dBm功率的情况下已进入饱和工作区,工作中心频率2.14GHz处的漏极效率达到67%左右,输出功率达到42.5d Bm左右,且在100MHz的带宽内漏极效率保持60%以上、输出功率在42dBm以上;4、利用设计出的两个Chireix合成器和饱和B类功率放大器搭建简单的LINC系统进行实验测试。测得的合成效率分别为80.2%与35%,ACPR分别为-24dBc和-37dBc,验证了Chireix合成器效率与线性设计方法的准确性。
【关键词】：非线性元件的线性放大技术 Chireix合成器 高效率 线性度
【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;TN73;TN83
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究工作的背景与意义10-12
• 1.2 LINC发射机高效率合成技术的国内外研究历史与现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第二章 LINC发射机实现方案14-29
• 2.1 LINC发射机的基本原理与结构14-16
• 2.2 LINC发射机的电路结构与实现方法16-23
• 2.2.1 信号分离器的实现16-17
• 2.2.2 高效率功率放大器的类型选择17-18
• 2.2.3 合成器的实现18-23
• 2.3 发射机的主要参数23-27
• 2.3.1 发射机的效率23-25
• 2.3.2 发射机的线性25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 Chireix高效率合成器的研究与设计29-49
• 3.1 Chireix合成器的效率研究29-34
• 3.2 Chireix合成器的线性研究34-35
• 3.3 效率与线性的仿真测试35-43
• 3.3.1 效率的仿真与验证36-41
• 3.3.2 线性的仿真与验证41-43
• 3.4 高效率Chireix合成器的设计43-48
• 3.4.1 微带线等效电路的设计43-45
• 3.4.2 版图的优化设计45-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 高效率功率放大器的设计49-66
• 4.1 高效率功率放大器类型的确定49-50
• 4.2 高效率功率放大器的设计与仿真50-58
• 4.2.1 直流特性测试50-51
• 4.2.2 匹配电路设计51-54
• 4.2.3 电路结构优化设计与仿真54-56
• 4.2.4 电磁仿真与实物版图56-58
• 4.3 驱动功率放大器的设计与仿真58-60
• 4.4 Chireix合成器对功率放大器负载的影响60-62
• 4.5 实验与测试62-65
• 4.5.1 驱动功率放大器的测试63-64
• 4.5.2 饱和B类功率放大器的测试64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 系统实验与测试分析66-71
• 5.1 测试方案66-67
• 5.2 系统测试67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-74
• 6.1 全文总结71-72
• 6.2 改进与展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79

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本文编号：458204