论文部分内容阅读
无线通信在当今电信行业中扮演着重要角色,我们日常的方方面面都离不开无线通信网络。功率放大器作为无线通信系统中最大的耗能单元,其效率在一定程度上影响着整体无线通信系统的性能指标。随着4G移动通信技术的发展成熟,人们已经能够感受到高速移动通信网络所带来的便利性。然而,随着物联网技术不断发展,移动数据的传输量也在不断的增长,这就要求通信系统具有更宽的信道带宽。功率放大器作为通信系统的核心模块,在现今的发展趋势下,应当具有宽带高效的特点。本文分别研究宽带功率放大器和高效率F类功率的特点,结合两者的优势,对宽带高效F类功率放大器进行研究和设计。论文首先查阅了大量文献资料,对于近年来国内外宽带功率放大器的宽带匹配理论,以及高效F类功放的理论设计进行总结归纳。其次本文介绍了各种宽带匹配技术,总结各个技术的特点,为后续宽带高效F类功率放大器提供理论基础。同时,本文详细介绍了宽带高效F类功放的设计过程,包括谐波控制网络的设计,输入和输出匹配电路的设计,偏置电路的设计等。针对传统F类功率放大器谐波控制网络带宽限定的缘由,本文提出了一种新型谐波控制网络,来提高F类功放的效率,同时,输入和输出匹配电路采用阶跃式阻抗匹配电路来提高F类功放的带宽。而偏置网络则进行了重新设计,提高了宽带F类功放的电路稳定性。实测结果表明:在1.5～2.6GHz设计频带内,该F类功放的漏极效率为60%～80%,饱和输出功率为11.3W,增益大于10dB,二次谐波抑制度和三次谐波抑制度均小于-15dBc。考虑到矩形微带线的高Q值问题,本文提出了一种基于锥形微带线的谐波控制网络。该谐波控制网络通过增加锥形微带线作为调谐微带线来提高F类功放的带宽和效率,同时,匹配网络使用低通匹配技术来提高F类功放的带宽。实测结果表明:在2.7GHz～3.8GHz设计频带范围内,本设计的F类功率放大器的漏极效率为60%～78%,饱和输出功率为10W,增益大于10dB,二次谐波抑制度和三次谐波抑制度均小于-17dBc。从上述实测结果可以看出,本文设计的两个宽带高效F类功率放大器兼顾了宽带和高效的特点,其性能指标基本满足设计需求,基本解决F类功率放大器的带宽问题,说明本文设计的F类功放的整体结构是合理有效的。