L波段准优化E类功放的研究与设计

摘要

作为开关类功率放大器的一种，E类功率放大器效率高、电路结构简单，具有广阔的应用前景。但E类功率放大器存在工作频率受晶体管非线性输出电容限制的问题。因此，如何提升E类功率放大器的工作频率上限一直是一个重要的研究课题。
　　针对此问题，本论文在对 E类功放准优化设计研究的基础上，重点研究了改变开关电压和电流占空比的准优化设计方法。通过这种方法，实现了E类功放工作频率上限的提升和漏极开关电压的降低。其次，论文还对E类功放的谐波终端进行了分析，设计出了一种新的具有谐波抑制作用的功放电路结构。最后，在实现工作频率提升的基础上，论文对准优化E类功放的宽带设计方法进行了研究，完成了一款L波段的高效率宽带准优化E类功放的设计与实现。
　　论文具体工作内容要点如下：
　　1.对改变E类功放的开关电压和电流占空比的准优化设计方法进行了研究，并分析了其对E类功放性能的影响。将该方法用于具体电路设计，并通过仿真分析进行了验证。
　　2.对E类功放的谐波终端进行分析，设计出了一种具有谐波抑制作用的功放电路结构。在准优化设计基础上，进行了具体电路的设计，并通过仿真分析，验证了该设计的有效性。应用该设计方法，设计出了一款微带结构的准优化E类功放，并通过仿真分析，验证了设计方法的可行性。
　　3.对准优化E类功放的宽带设计方法进行了研究，设计出了一款L波段高效率的宽带准优化E类功放。在输入和输出网络的设计中，利用阻抗优化提取的方法，将宽带匹配简化为基波匹配；采用微带线微调和低通滤波的设计方法，简化了设计，提升了效率。通过对该宽带功放的仿真设计及实物测试，验证了前面的设计方法。具体为完成了一款工作频率为900~1500MHz(相对带宽为50％)、效率大于70%、增益平坦度小于±0.5dB、输出功率大于40dBm的准优化E类功放的设计、制作和测试；完成了对测试数据的分析，提出了改进设计的思路和办法。
　　本论文工作，对E类功放在微波频段的设计有一定的工程参考价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 E类功放的研究动态

1.3 本论文主要工作及内容安排

第二章 E类功率放大器理论及研究基础

2.1 功率放大器的主要性能指标

2.2 开关类功放效率分析

2.3 E类功率放大器的开关行为分析

2.4 晶体管的非线性电容对E类功放工作频率的影响分析

2.5 本章小结

第三章 E类功率放大器的准优化设计分析

3.1 E类功放传统设计与准优化设计的区别

3.2 任意占空比的准优化设计分析

3.3 占空比为0.4的准优化E类功放设计

3.4 本章小结

第四章 基于谐波抑制的准优化E类功放设计

4.1 E类功放的谐波终端分析

4.2 终端谐波抑制E类功放设计

4.3 改进输入网络的准优化E类功放设计

4.4 微带结构的1.5GHz准优化E类功放设计

4.4 本章小结

第五章 L波段宽带准优化E类功放的设计与实验验证

5.1 准优化E类功放的宽带设计方法分析

5.2 L波段宽带准优化E类功放设计

5.3 仿真结果分析

5.4 实物加工与测试

5.5 本章小结

第六章 总结

6.1 本文的主要工作

6.2 工作展望和不足

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果