連續(xù)型功率放大器的研究.pdf

1、為滿足未來無線通信系統(tǒng)對海量數據高速率傳輸的要求，通信系統(tǒng)中的關鍵設備——功率放大器（功放），承載了越來越多的期待，包括高效率、寬頻帶、數字化等指標要求。連續(xù)型功率放大器在效率提升、帶寬拓展、線性改善等方面具有巨大潛力，對其進行研究有利于高性能功放的設計。本文將以基本的連續(xù)型模型為開端，推導出具有更豐富解空間、更廣適用面的各類連續(xù)型模型。
　　本文主要研究內容及創(chuàng)新點總結如下：
　　1、本文對各類傳統(tǒng)的連續(xù)型模型進行了歸納總

2、結，對其電壓、電流時域波形以及各自的阻抗解空間進行對比?；谧钚碌幕旌线B續(xù)型功放，本文提出了新型混合連續(xù)型模型，相比于前者，后者的電流電壓波形均被重新塑造，最佳設計阻抗的限制條件更為寬松，匹配網絡的設計難度得到進一步降低?；谶@一模型，本文詳細地介紹了使用低通濾波器原型設計匹配網絡的方法，包括阻抗的匹配、分離元件到微帶線的轉換等。最后，設計了一款工作頻帶為2.3-3.9GHz的功率放大器，實測漏極效率為57％-79%，增益大于9.8dB

3、，與近期其他連續(xù)型模型相比具有可比性。
　　2、本文結合連續(xù)逆F類、最平坦連續(xù)逆F類等逆模型，推導了最佳基波阻抗實部可發(fā)生變化的混合連續(xù)逆模型。相比于傳統(tǒng)逆模型，可變的基波阻抗實部能夠為寬帶匹配網絡設計提供一個寬松的設計環(huán)境，有利于寬帶高效率功放的設計。作者也分析了該功放模型輸出性能隨著設計空間（Design Space）拓展的變化情況，可以看出，在一定的拓展范圍內，該模型仍然能夠保持高效率狀態(tài)。基于這一模型，作者采用階梯阻抗變換

4、線結構設計了一款工作在3.2-3.7GHz的功放，單音信號測試時，其飽和漏極效率高于70%；使用5MHz間隔的雙音信號測試時，在載波互調比滿足-30dBc條件下，漏極效率大于40.3%。
　　3、本文分析了連續(xù)類模型基于“波形工程”的高效率工作機制，對經典連續(xù)B/J類模型進行了拓展，從時域上理論地推導出了具有任意次諧波成分的電壓波形。相比于連續(xù)B/J類模型中，最佳基波和諧波阻抗實部為單一阻抗的情況，所提出的模型中的基波和二次諧波阻

5、抗的實部和虛部均能發(fā)生變化，并且能夠提供多個可供選擇的最佳解空間，能夠滿足設計者不同的場景需求。采用基于“封裝工程”的匹配網絡設計方法，作者計算出了最佳阻抗在封裝端面的空間位置，并設計了一款2.85-4.25GHz頻段的功率放大器，飽和效率為58%-78%，漏極附加效率為54.5%-73%；在峰均比為8.6dB的5MHz WCDMA寬帶測試信號下，當輸出功率滿足36dBm時，相鄰頻道泄漏比為-31.5--38dBc，平均漏極效率為38%

6、-48%。
　　4、本文分析了跨倍頻程連續(xù)型功放設計的難點，依據拓展連續(xù)B/J類模型，設計了一款0.7-3.6GHz跨多倍頻程高效率功率放大器。在設計過程中，作者對最佳阻抗解空間的選擇進行了討論，并依據該最佳解空間進行后續(xù)功放設計；對諧波失配（包括二次諧波與三次諧波失配）對效率和匹配網絡設計帶來的影響進行了分析，給出了匹配網絡設計時需要注意的準則，給出了二次諧波阻抗偏離最佳阻抗右側、三次諧波通過史密斯圓圖邊緣靠近開路點有利于效率提