面向5G的高效率功率放大器研究
发布时间：2023-11-15 18:49
正蓬勃发展的第五代移动通信技术(5G),为人类进入工业4.0时代奠定了坚实的无线通信技术基础。功率放大器(功放)作为发射机末端的关键模块直接决定着发射机的性能,同时功放也是无线通信网络中的主要耗能设备,进而影响到整个无线通信系统的表现。面向5G的功放技术,需要以更高的效率满足更为复杂的调制信号的通信需求。本论文旨在探究面向5G的高效率功放技术,包括双载波信号激励下并发功放的响应分析,以及利用功率控制技术和交调对消技术分别实现大回退和线性高效率Doherty功放的研究。此外,本文还提出了利用热电效应提升功放效率的新方法。本文的主要研究内容及创新点可归纳为如下4个方面:1、在深入分析功放的并发工作模式以及双载波信号特征的基础上,解决了双载波信号激励下并发功放响应难以分析的问题。并利用验证实验,揭示了并发功放漏极效率的不平衡现象,提出一种更为合理的衡量并发功放性能的方法。2、5G通信系统中复杂的信号调制方式将使信号的峰均比超过12d B。本文利用肖特基二极管的变阻特性实现了可控功率控制电路,改善了载波功放过饱和导致Doherty回退区间性能恶化的问题。验证实验所设计的Doherty功放中心频...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 5G移动通信技术背景简介
1.1.1 无线通信技术的演进
1.1.2 无线通信系统的频谱分布
1.1.3 无线通信系统的能耗
1.2 面向5G的高效率功放的技术需求
1.2.1 5G的毫米波新频段
1.2.2 万物互联对功放技术的需求
1.2.3 大规模MIMO系统中的功率放大器
1.2.4 无线通信技术未来的发展趋势
1.3 高效率功放技术的研究概况
1.3.1 基本功放类型
1.3.2 宽带高效率功放
1.3.3 功放的高效率功率回退技术
1.3.4 线性高效率功放
1.3.5 基于数字辅助的高效率功放技术
1.4 本论文的主要研究内容与结构安排
第二章 双载波信号激励下功放并发模式的效率研究
2.1 功放的并发工作模式
2.2 双载波信号的特征分析
2.2.1 双载波信号的基本表征
2.2.2 双载波信号的变包络特征
2.2.3 双载波信号的周期特性
2.2.4 双载波信号的波形特征
2.3 双载波信号激励下并发功放的非线性特性
2.3.1 并发功放的非线性级数
2.3.2 并发功放输出端的能量分布
2.3.3 高效率并发功放的实现条件
2.4 双载波信号激励下并发功放的效率研究
2.4.1 A类偏置时并发功放的效率
2.4.2 基于奇偶模信号分析法的B类并发功放分析
2.4.3 等幅双载波B类并发功放的效率
2.4.4 非等幅双载波B类并发功放的效率
2.4.5 双载波信号激励下并发功放的验证实验
2.4.6 并发功放的效率失衡现象
2.5 本章小结
第三章 基于功率控制的大回退高效率Doherty功放研究
3.1 Doherty功放的原理分析
3.1.1 经典对称Doherty功率放大器
3.1.2 Doherty功放中的有源负载调制理论
3.1.3 大回退Doherty功放的困难与挑战
3.2 可控功率控制技术
3.2.1 肖特基二极管及其可控变阻特性
3.2.2 可控功率限制器的结构及原理
3.2.3 实验设计与测试验证
3.3 基于功率控制的大回退高效率Doherty功放研究
3.3.1 大回退非对称Doherty功放设计的困难与挑战
3.3.2 基于功率控制的大回退Doherty功放理论
3.3.3 验证实验及测试结果
3.4 本章小结
第四章 非对称线性高效率Doherty功放研究
4.1 晶体管的非线性与效率
4.1.1 功放线性与效率之间的冲突与矛盾
4.1.2 功放的非线性失真及其表征
4.1.3 双音信号激励下功放的交调失真
4.2 线性高效率Doherty功放技术
4.2.1 Doherty功放的非线性失真研究
4.2.2 Doherty功放的增益压缩补偿
4.2.3 非对称线性高效Doherty功放设计中的困难与挑战
4.3 非对称Doherty功放中功分器的研究
4.3.1 新型等阻抗任意功分比功分器
4.3.2 功分器的偶模分析
4.3.3 功分器的奇模分析
4.3.4 功分器端口相位分析
4.3.5 验证实验及测试结果
4.4 非对称线性高效Doherty功放
4.4.1 非对称线性高效Doherty功放的设计
4.4.2 验证实验的测试与分析
4.5 本章小结
第五章 基于热能收集的功放效率提升技术
5.1 功放工作过程中的能量转换
5.2 热电偶的热电转换原理
5.3 热能收集及热电转换分析
5.4 验证实验的测试结果及分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 未来科研展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间的成果与荣誉
本文编号：3864305
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 5G移动通信技术背景简介
1.1.1 无线通信技术的演进
1.1.2 无线通信系统的频谱分布
1.1.3 无线通信系统的能耗
1.2 面向5G的高效率功放的技术需求
1.2.1 5G的毫米波新频段
1.2.2 万物互联对功放技术的需求
1.2.3 大规模MIMO系统中的功率放大器
1.2.4 无线通信技术未来的发展趋势
1.3 高效率功放技术的研究概况
1.3.1 基本功放类型
1.3.2 宽带高效率功放
1.3.3 功放的高效率功率回退技术
1.3.4 线性高效率功放
1.3.5 基于数字辅助的高效率功放技术
1.4 本论文的主要研究内容与结构安排
第二章 双载波信号激励下功放并发模式的效率研究
2.1 功放的并发工作模式
2.2 双载波信号的特征分析
2.2.1 双载波信号的基本表征
2.2.2 双载波信号的变包络特征
2.2.3 双载波信号的周期特性
2.2.4 双载波信号的波形特征
2.3 双载波信号激励下并发功放的非线性特性
2.3.1 并发功放的非线性级数
2.3.2 并发功放输出端的能量分布
2.3.3 高效率并发功放的实现条件
2.4 双载波信号激励下并发功放的效率研究
2.4.1 A类偏置时并发功放的效率
2.4.2 基于奇偶模信号分析法的B类并发功放分析
2.4.3 等幅双载波B类并发功放的效率
2.4.4 非等幅双载波B类并发功放的效率
2.4.5 双载波信号激励下并发功放的验证实验
2.4.6 并发功放的效率失衡现象
2.5 本章小结
第三章 基于功率控制的大回退高效率Doherty功放研究
3.1 Doherty功放的原理分析
3.1.1 经典对称Doherty功率放大器
3.1.2 Doherty功放中的有源负载调制理论
3.1.3 大回退Doherty功放的困难与挑战
3.2 可控功率控制技术
3.2.1 肖特基二极管及其可控变阻特性
3.2.2 可控功率限制器的结构及原理
3.2.3 实验设计与测试验证
3.3 基于功率控制的大回退高效率Doherty功放研究
3.3.1 大回退非对称Doherty功放设计的困难与挑战
3.3.2 基于功率控制的大回退Doherty功放理论
3.3.3 验证实验及测试结果
3.4 本章小结
第四章 非对称线性高效率Doherty功放研究
4.1 晶体管的非线性与效率
4.1.1 功放线性与效率之间的冲突与矛盾
4.1.2 功放的非线性失真及其表征
4.1.3 双音信号激励下功放的交调失真
4.2 线性高效率Doherty功放技术
4.2.1 Doherty功放的非线性失真研究
4.2.2 Doherty功放的增益压缩补偿
4.2.3 非对称线性高效Doherty功放设计中的困难与挑战
4.3 非对称Doherty功放中功分器的研究
4.3.1 新型等阻抗任意功分比功分器
4.3.2 功分器的偶模分析
4.3.3 功分器的奇模分析
4.3.4 功分器端口相位分析
4.3.5 验证实验及测试结果
4.4 非对称线性高效Doherty功放
4.4.1 非对称线性高效Doherty功放的设计
4.4.2 验证实验的测试与分析
4.5 本章小结
第五章 基于热能收集的功放效率提升技术
5.1 功放工作过程中的能量转换
5.2 热电偶的热电转换原理
5.3 热能收集及热电转换分析
5.4 验证实验的测试结果及分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 未来科研展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间的成果与荣誉
本文编号：3864305
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