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Doherty高效射频功率放大器研究
作 者: 杨三兵
导 师: 刘太君
学 校: 宁波大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: Doherty功率放大器 线性度 平均效率 宽带
分类号: TN722.75
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
在第三代移动通信系统中,由于一些复杂的调制方式的使用,使得信号的峰均比增大,这就要求作为通信系统中最主要的模块之一的功放,必须具有很好的线性度。现在的技术可以使功放具有比较好的线性,但最终都是以牺牲功放的效率为代价的。而功放作为通信系统中最主要的耗能模块。它的效率的高低不仅直接影响到功率放大器和整个通信系统的效率及稳定性,而且也直接影响到通信系统中供电电池的使用时间和寿命。高效率的功率放大器不仅能节省电费,而且还能降低整机散热设备的要求。本论文介绍的Doherty结构的功率放大器能在功率回退6dB范围内保持很高的效率,从而解决了功率放大器因为功率回退而引起的效率降低的问题。如果能将其与一些线性化技术结合使用,如:Doherty+前馈线性化技术和Doherty+数字预失真技术等,则能使其在保持高效率的同时也具有很好的线性度。本文采用飞思卡尔MRF281s 4-W LDMOS FETs进行Doherty功率放大器的设计。对Doherty功率放大器设计中普遍涉及的偏置电路设计,匹配技术,稳定性分析以及Doherty功率放大器的理论进行了详细的介绍。并运用ADS软件中的一些优化设计方法,最终使得设计的功率放大器达到了预定的指标,设计的Doherty功率放大器与传统的AB类功率放大器相比表现出了很好的效果,同时提出了基于平均效率的Doherty功率放大器的设计方法和宽带Doherty功率放大器的优化设计方法,这两种优化设计方法分别解决了Doherty功率放大器设计中最佳回退点选择问题和避免了宽带Doherty功率放大器设计时繁琐的计算。本文主要分为7个部分,第一部分为绪论。第二部分介绍了基本的功率放大器及功率放大器的指标。第三部分介绍了Doherty功率放大器的原理。第四部分介绍了Doherty功率放大器仿真设计过程及Doherty功率放大器的实物及测试结果。第五部分介绍了基于平均效率的Doherty功率放大器的设计方法。第六部分简要介绍了宽带Doherty功率放大器的优化设计方法。第七部分对本文进行了整体的概括。
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全文目录
摘要 2-3 Abstract 3-7 引言 7-8 1 介绍 8-10 1.1 研究意义 8 1.2 国内外研究现状 8-9 1.3 本论文研究内容和创新 9-10 2 射频功率放大器介绍 10-19 2.1 功率放大器的主要技术指标 10-13 2.1.1 线性度 10 2.1.2 1dB 压缩点 10-11 2.1.3 三阶交调失真 11 2.1.4 三阶截取点(IIP3) 11-12 2.1.5 邻频道功率比(ACPR) 12 2.1.6 功率放大器的效率 12-13 2.1.7 功率放大器的增益 13 2.2 功率放大器的分类 13-18 2.2.1 A 类功率放大器 13-14 2.2.2 B 类功率放大器 14-15 2.2.3 AB 类功率放大器 15 2.2.4 C 类功率放大器 15 2.2.5 D 类功率放大器 15-16 2.2.6 E 类功率放大器 16-18 2.2.7 F 类功率放大器 18 2.3 本章小结 18-19 3 Doherty 功率放大器介绍 19-34 3.1 Doherty 功率放大器的结构 19 3.2 阻抗变换网络 19-20 3.3 Doherty 功率放大器的原理 20-24 3.4 Doherty 功率放大器的效率分析 24-31 3.4.1 小功率输出时的效率介绍 27-28 3.4.2 中功率和大功率输出效率介绍 28-31 3.5 多路Doherty 功率放大器的介绍 31-33 3.6 Doherty 功率放大器的优缺点 33 3.7 本章小结 33-34 4 Doherty 功率放大器的仿真设计 34-55 4.1 单级功率放大器的设计 34-43 4.1.1 直流仿真测试 34-35 4.1.2 功放管的稳定性分析 35-36 4.1.3 最佳源阻抗和最佳负载阻抗的确定 36-38 4.1.4 输入输出匹配电路设计 38-40 4.1.5 偏置电路设计 40-42 4.1.6 单级功率放大器的测试结果 42-43 4.2 Doherty 功率放大器的实现 43-45 4.2.1 输出功率合成器的设计 43-44 4.2.2 延迟线设计 44-45 4.2.3 Doherty 功率放大器的设计 45 4.3 Doherty 功率放大器的测试结果 45-50 4.3.1 单音测试 46-49 4.3.2 双音测试 49-50 4.4 Doherty 功率放大器的PCB 设计及测试 50-54 4.4.1 功率分配器的设计 51-53 4.4.2 Doherty 功率放大器实物及测试结果 53-54 4.5 本章小结 54-55 5 基于平均效率的Doherty 功率放大器设计 55-66 5.1 提高Doherty 功率放大器回退范围技术介绍 55-59 5.1.1 虚拟开路线技术 55-56 5.1.2 调节四分之一波长线阻抗技术 56-59 5.2 基于平均效率的Doherty 功率放大器设计 59-64 5.2.1 理论分析 61-63 5.2.2 测试结果及分析 63-64 5.3 本章小结 64-66 6 宽带Doherty 功率放大器优化设计 66-69 6.1 宽带Doherty 射频功率放大器优化设计 66 6.2 测试结果及分析 66-68 6.3 本章小结 68-69 7 总结及结论 69-70 7.1 本文总结 69 7.2 工作展望 69-70 参考文献 70-73 在学研究成果 73-74 致谢 74
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 放大技术、放大器 > 放大器 > 放大器:按作用分 > 功率放大器
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