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(shù)據(jù)高速率傳輸?shù)囊螅ㄐ畔到y(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)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(shù)字化等指標(biāo)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(shè)計。本文將以基本的連續(xù)型模型為開端，推導(dǎo)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(nèi)容及創(chuàng)新點總結(jié)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(jié)，對其電壓、電流時域波形以及各自的阻抗解空間進行對比。基于最新的混合連續(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(shè)計阻抗的限制條件更為寬松，匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計難度得到進一步降低?；谶@一模型，本文詳細(xì)地介紹了使用低通濾波器原型設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)的方法，包括阻抗的匹配、分離元件到微帶線的轉(zhuǎn)換等。最后，設(shè)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(jié)合連續(xù)逆F類、最平坦連續(xù)逆F類等逆模型，推導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供一個寬松的設(shè)計環(huán)境，有利于寬帶高效率功放的設(shè)計。作者也分析了該功放模型輸出性能隨著設(shè)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(nèi)，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(jié)構(gòu)設(shè)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(diào)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(jīng)典連續(xù)B/J類模型進行了拓展，從時域上理論地推導(dǎo)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(shè)計者不同的場景需求。采用基于“封裝工程”的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shè)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(dāng)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(shè)計的難點，依據(jù)拓展連續(xù)B/J類模型，設(shè)計了一款0.7-3.6GHz跨多倍頻程高效率功率放大器。在設(shè)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(jù)該最佳解空間進行后續(xù)功放設(shè)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(wǎng)絡(luò)設(shè)計帶來的影響進行了分析，給出了匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時需要注意的準(zhǔn)則，給出了二次諧波阻抗偏離最佳阻抗右側(cè)、三次諧波通過史密斯圓圖邊緣靠近開路點有利于效率提