用于WiMAX和LTE的F类高效功率放大器研究与设计

摘要

作为无线通信系统发射端的重要模块，射频功率放大器的效率问题是人们关注的焦点。随着一些新的业务和标准（如WiMAX，LTE等）的发展，人们对无线通信系统发射端提出了新的要求：具有更高的输出功率，效率以及增益。而作为发射端末级的功率放大器是无线通信发射机中最关键的部件之一，关系到各种通信系统的通信品质，同时它也是系统中的瓶颈部件，因为它存在着较大的能量功耗，所以业内技术人员一直在寻找降低功耗的途径。高效率功率放大器便因此应运而生。本文对F类高效率功率放大器进行了研究。 本文首先简单介绍了放大器的基本原理，然后介绍了放大器的分类以及主要技术指标。然后又详细介绍了F类放大器和逆F类放大器的基本工作原理和基本电路结构。F类放大器的实现是基于特殊的漏极电压电流波形，即漏极电压为方波，而漏极电流为半正弦波，且两者相位相差180度。F类放大器的设计关键取决于谐波控制电路。 本文的工作主要是给出了两种结构的F类放大器和一种逆F类放大器的设计。这三个放大器均由两级HFET管FP2189级联而成，在频率为2．66Hz时实现高效率高增益输出。其最大输出功率均为1瓦。第一部分是基于基本结构的F类放大器的设计与实现，在输出功率为30dBm时，其效率达到62．54％；第二部分是微带结构的F类放大器的设计与实现，在输出为30dBm时，效率达到65．41％；第三部分是微带结构的逆F类放大器的设计与实现，在输出为30dBm时，效率达到了74．05％。这三种结构均实现了高效率输出，并且都有很好的二次和三次谐波分量。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1 课题应用背景

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 本文主要内容

第2章 功率放大器基本原理

2.1 功率放大器概述

2.2 功率放大器的分类

2.2.1 A类射频功率放大器(Class A)

2.2.2 B类射频功率放大器(Class B)

2.2.3 AB类射频功率放大器(Class AB)

2.2.4 C类射频功率放大器(Class C)

2.2.5 D类射频功率放大器(Class D)

2.2.6 E类射频功率放大器(Class E)

2.2.7 F类射频功率放大器(Class F)

2.3 性能指标

2.3.1 增益和增益平坦度

2.3.2 工作频段

2.3.3 输出功率(单位dBm)

2.3.4 漏极效率和功率附加效率

2.3.5 三阶交调失真

第3章 F类功率放大器的原理

3.1 F类功率放大器的产生

3.2 F类功率放大器的基本原理

3.3 寄生参数对于效率的影响

3.4 F类放大器的基本结构

3.5 逆F类放大器基本原理

3.6 F类放大器和逆F类放大器比较

第4章 F类放大器的设计与实现

4.1 基于基本结构的F类放大器的设计与实现

4.1.1 基于基本结构F类放大器设计与仿真

4.1.2 测试结果及分析

4.2 微带结构的F类功率放大器的设计与实现

4.2.1 微带结构的F类功率放大器设计与仿真

4.2.2 测试结果及分析

4.3 微带结构的逆F类功率放大器的设计与实现

4.3.1 微带结构逆F类功率放大器设计与仿真

4.3.2 测试结果及分析

第5章 总结

参考文献

致 谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文