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高效率F类和逆F类功率放大器研究

作　者: 章宏
导　师: 吕国强
学　校: 合肥工业大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: F类功率放大器逆F类功率放大器效率谐波控制
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

功率放大器作为现代无线通信系统收发端的核心模块，其工作性能直接影响整个系统的通信质量。同时作为系统中功耗最大的模块，它的效率会直接决定整个系统的效率，因此如何有效的提高功率放大器的效率，成为当前功率放大器研究的一个重要课题。新一代F类、逆F类功率放大器电路结构简单，并且具有100%的理论效率，成为当前高效率功率放大器研究的热点。本课题选用通信领域广泛应用的高性价比LDMOS晶体管，实现基于谐波控制电路的高效率F类、逆F类功率放大器设计和分析研究。本文首先对射频功率放大器的相关理论进行学习和研究，然后从基本原理上分析F类、逆F类功率放大器实现高效率的根本原因。最后应用微波仿真软件，对高效率F类、逆F类功率放大器进行仿真分析。采用晶体管的大信号模型，通过负载牵引法和谐波平衡法，分别仿真设计基于谐波控制电路的4W高效率F类、逆F类功率放大器。为了验证理论分析和软件仿真结果的正确性，并对4W高效率F类、逆F类功率放大器进行制版样品测试。在输入功率为20dBm时，实测F类功放输出功率为36.17dBm，功率附加效率为70%；逆F类功放输出功率为36.33dBm，功率附加效率为71%，略高于F类功放。各项工作性能均满足设计指标要求，并与软件仿真结果基本一致，验证了理论分析的正确性和软件仿真分析方法的可靠性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-17
  1.1 课题的研究背景  13
  1.2 高效率功率放大器的发展现状  13-15
  1.3 主要工作和章节安排  15-17
第二章射频功率放大器理论基础  17-28
  2.1 射频功率放大器的技术指标  17-21
  2.2 射频功率放大器的分类  21-25
  2.3 射频功率放大器常用分析方法  25-28
第三章 F 类、F~(-1)类功率放大器工作原理  28-42
  3.1 F 类功率放大器原理分析  28-40
    3.1.1 具有四分之一波长传输线的功放时域分析  28-30
    3.1.2 理想 F 类功率放大器工作原理  30-31
    3.1.3 F 类功率放大器最平坦波形分析  31-39
    3.1.4 F 类功率放大器的电压波形分析  39-40
  3.2 F~(-1)类功率放大器原理分析  40-42
第四章 4W 高效率 F 类功率放大器研究  42-54
  4.0 设计指标  42
  4.1 器件的选取  42-43
  4.2 F 类功放的仿真设计  43-51
    4.2.1 直流特性分析  44-45
    4.2.2 谐波控制电路  45-46
    4.2.3 负载牵引法  46-48
    4.2.4 原理图和版图仿真设计  48-51
  4.3 F 类功放的测试  51-54
第五章 4W 高效率 F~(-1)类功率放大器研究  54-61
  5.2 F~(-1)类功放的仿真设计  54-58
    5.2.1 谐波控制电路  54-55
    5.2.2 负载牵引法  55-57
    5.2.3 原理图和版图仿真设计  57-58
  5.3 F~(-1)类功放的测试  58-61
第六章高效率 F 类、F~(-1)类功放的效率研究  61-65
  6.1 理论分析  61-63
  6.2 高效率 F 类、F~(-1)类功放的性能分析  63-65
第七章总结和展望  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69-70

高效率F类和逆F类功率放大器研究

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