無線通信發(fā)射機效率提升技術(shù)研究.pdf

1、在現(xiàn)代及下一代民用商業(yè)通信系統(tǒng)中，無線移動通信網(wǎng)絡(luò)正朝著多樣化服務(wù)發(fā)展。作為無線通信網(wǎng)中的核心部件，射頻發(fā)射機也應(yīng)當提高工作性能與靈活度以適應(yīng)細分化的應(yīng)用場景。針對上述需求，本文分別研究和改善了各應(yīng)用場景下發(fā)射機的工作性能。作為無線通信系統(tǒng)的兩個主要組成部分，基站及用戶移動終端的發(fā)射機均被列為本論文研究對象。本文具體研究內(nèi)容可分為三個部分：基站發(fā)射機中功率放大器線性度的分析和改進；基站發(fā)射機中寬帶和多帶功率放大器設(shè)計方法研究及移動終端全

2、數(shù)字高效率Outphasing發(fā)射機的研究。
　　本文工作的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1、基于晶體管的等效非線性模型，本文分析并仿真驗證了功率放大器中各諧波阻抗以及偏置條件對其線性度的影響。本文還在連續(xù) F類功放設(shè)計原理的基礎(chǔ)上做了拓展，得出了高效率功率放大器的諧波阻抗條件，結(jié)合諧波對線性度影響的分析，提出了通過諧波阻抗調(diào)諧實現(xiàn)高效率線性功率放大器的方案。并通過分析、仿真與實驗驗證，證明了該方案的可行性；
　　2、針

3、對寬頻段內(nèi)，個別晶體管負載牽引所得基波最優(yōu)阻抗分散的問題，分析和對比了現(xiàn)有寬帶功率放大器的設(shè)計方案。并在J類功率放大器基礎(chǔ)上，提出了一般J類功放的阻抗匹配理論，引入更廣的設(shè)計空間的同時保證工作效率，并能以低復雜度的匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)寬帶功率放大器設(shè)計；
　　3、討論了多帶應(yīng)用下對功放的性能需求，并分析對比了一般匹配網(wǎng)絡(luò)在多帶功放應(yīng)用中的帶間抑制性能?；谝陨戏治鎏岢隽艘环N三帶匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過ABCD傳輸矩陣給出該結(jié)構(gòu)各模塊設(shè)計參數(shù)的

4、計算方法。該匹配網(wǎng)絡(luò)基于單傳輸線的頻率選擇特性，利用等效四分之一波長線的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)完成三帶阻抗匹配，在工作頻帶內(nèi)匹配的同時能有效的抑制帶外功率；
　　4、提出了一種硅基全數(shù)字Outphasing發(fā)射機結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用可變功放輸出幅度的結(jié)構(gòu)，結(jié)合Chireix補償，降低了功率放大器等效負載阻抗變化范圍，提高功率合成效率的同時避免了有損基底在輸出功率回退區(qū)域內(nèi)對合成效率的影響。該結(jié)構(gòu)在低功率區(qū)減少了數(shù)字功放所需驅(qū)動邏輯門數(shù)量，也有效

5、提高了Outphasing發(fā)射機在回退區(qū)域的系統(tǒng)工作效率。此外，可調(diào)輸出信號幅度的引入，減輕了數(shù)字Outphasing發(fā)射機輸入調(diào)相信號帶寬的擴展程度，并提高了對Outphasing發(fā)射機幅度相位不平衡等非理想因素的容限；
　　5、針對Outphasing發(fā)射機所需功率放大器的工作特性，本文基于E類功率放大器的基本結(jié)構(gòu)，通過添加回退區(qū)的漏源電壓邊界條件，分析并計算得出一般E類功率放大器在負載阻抗變化時保持高效率工作狀態(tài)的設(shè)計需求，

6、并將其轉(zhuǎn)化為差分結(jié)構(gòu)應(yīng)用于數(shù)字Outphasing發(fā)射機中。
　　本文的其他內(nèi)容還有：
　　1、分析了硅基Outphasing發(fā)射機中功率合成變壓器中初級電感間互耦效應(yīng)對Outphasing發(fā)射機的影響。通過等效建模、計算及仿真表明變壓器初級電感間的互耦現(xiàn)象將降低功放等效阻抗的實部虛部比，進而影響發(fā)射機工作效率；
　　2、組建了基于全數(shù)字Outphasing發(fā)射機的測試系統(tǒng)，并在系統(tǒng)層面對數(shù)字Outphasing發(fā)射機