F类与逆F类功率放大器的效率研究

为了对F类与逆F类功率放大器的效率进行研究,首先从理论方面对两种放大器工作模式各自的效率进行了计算。通过计算可以看出,在相同的输出功率下,因为晶体管导通内阻的存在,逆F类功率放大器的效率优于F类功率放大器。再通过软件仿真设计F类和逆F类功率放大器,在相同的输出功率下,逆F类功率放大器的最高漏极效率为91.8%,F类功率...     

基于Wi-Fi6频段双频F类功放的设计

射频多频系统的应用越来越广泛,而功率放大器作为射频发射系统前端的关键部分,其效率和性能一直是设计的重点。本文设计了一种基于Wi-Fi6频段的高效率双频F类功率放大器。通过设计的双频谐波控制网络来精确的控制两个频率的二次和三次谐波,ADS中版图仿真结果显示该双频F类功放在2.4GHz-2.49GHz时,功率附加效率(Power added efficiency, PAE)超过67%,增益大于13dB,在5.725GHz-5.875GHz时,PAE维持在49%-52%,增益大于10.4dB,并且在两个频率的二次谐波和三次谐波都得了有效的抑制,满足射频前端发射机的性能要求。     

逆F类功放数字预失真改进算法

针对逆F类射频功率放大器高效率实现带来的严重的非线性失真,提出基于幅度索引的查找表(LUT)模型数字预失真改进算法,以获得具有高线性和高效率的逆F类射频放大系统。由于逆F类功放复杂的特性曲线,传统LUT数字预失真算法已经不能很好地拟合功放模型,为此采用非均匀取点拟合,并且结合多项式、EWMA和平滑等曲线拟合方法。实验结果表明:运用该方法,使3载波WCDMA信号施加到中心频率为930 MHz的逆F类功率放大器后的非线性失真现象明显改善。     

基于F类和逆F类的双模式双频带功率放大器

应用氮化镓高电子迁移率晶体管设计并实现了一种基于F类和逆F类工作模式的双频段功率放大器。首先,分别讨论了F类和逆F类工作模式在理想晶体管和实际晶体管中的差异,结合动态负载线和电压电流波形,对实际晶体管功率和效率下降的原因作了深入分析。在此基础上,提出一种在双频段分别实现F类和逆F类工作模式的输出匹配电路。基于该匹配电路,仿真设计了一款双模式、双频带功率放大器,并进行了实物加工和性能测试。实测结果表明,在L和S频段200 MHz带宽范围内,功放输出功率分别大于41.3 dBm和41.2 dBm,漏极效率分别高于72%和69%,其峰值功率和效率在L频段为41.7 dBm和75.5%,在S频段为41.3 dBm和69.5%。实测和仿真结果吻合度高,证明了提出的设计方法的正确性和有效性。     

一种连续F类/逆F类模式转换功率放大器

传统的F类和逆F类功率放大器的带宽不宽,且对于功放输出信号的谐波控制比较严格。在连续类功放理论的基础上,设计了一款在工作带宽内连续F类和连续逆F类模式转换的功率放大器。设计的功放采用了Cree 公司的CGH40010F GaN HEMT 晶体管。通过调整功放管输出端的谐波控制网络,控制谐波阻抗在Smith 圆图中位置分布,从而在带宽内同时实现连续F类和连续逆F类的工作模式。制作了测试板,结果表明在2.4～4.2GHz的带宽内,增益在11dB 以上,漏极效率为55%～82%,输出功率在39.5～41.9dBm。采用了10MHz 的LTE 单载波信号进行功放的数字预失真测试,功放的输出ACPR改善了6dB以上。     

高效率开关F3/E类功率放大器

介绍了一种高效F3/E类功率放大器的设计方法,该放大器将F类功率放大器的谐波控制电路引入逆E类功率放大器的负载网络,以改善放大器性能。此电路结构提升了放大器的功率输出能力,降低了电路对功率放大器管器件漏极耐压特性的要求,增强了器件工作时的安全性。详细阐述了该放大器的设计过程,并给出了负载网络各器件的最佳设计取值方程。选用GaNHEMT器件研制了S频段F3/E类功率放大器测试电路。实测结果表明该放大器在驱动功率为27 dBm时,可获得40.3 dBm的输出功率,具有13.3 dB增益,工作效率高达78.1%,功率附加效率为75.2%。实测结果与仿真结果吻合,验证了设计方法的正确性。     

F类可重构功率放大器设计

针对F类功放并根据可重构理论,文中设计了一种基于PIN开关的新型谐波控制网络。该谐波控制网络主要通过调节PIN开关工作状态来实现不同频率下多项谐波分量的控制,以此来提高功放的整体效率。基于此新型谐波控制网络,采用CREE公司的CGH40010F GaN HEMT晶体管设计了一款工作在1.75 GHz和2.45 GHz的F类可重构功率放大器,并进行了加工测试。实测结果表明,在1.75 GHz和2.45 GHz工作频率下,饱和输出功率大于40.5 dBm,最大漏极效率大于69%,增益高于10.3 dB,带宽大于200 MHz。     

F类功率放大器漏极电压研究

F类功率放大器实现高效率的基本原理,是利用输出滤波器控制漏极输出的电压或电流波形。基于这一点,文中首先理论分析了在不同谐波比例下的漏极电压波形,然后利用电磁仿真软件进行验证。结果表明,仅有三次谐波和基波组合在一起时,当三次谐波和基波电压比K=0.111时,漏极电压波形最平坦;当K接近0.4时,漏极电压波形趋于方波。最后选择合适的谐波比例,设计了一款功率附加效率最大值达到88.074%的F类功率放大器。     

S波段高效F类/逆F类GaN HEMT功率放大器设计

为了解决F类和逆F类（F-1类）功率放大器设计过程中受晶体管寄生参数影响,导致功放效率低以及输出匹配电路结构复杂的问题,提出了一种新型的输出匹配电路结构.首先,在直流偏置线中加入谐波调谐功能,避免单独设计谐波控制电路;其次,为满足F类和F-1类功放在器件本征漏极端所需的阻抗状态,匹配寄生参数呈现的封装端谐波阻抗,采用一段L型传输线结构代替传统的L-C集总元件寄生补偿方法;最后,由两段串联的传输线实现最优基波阻抗与50 Ω负载间的匹配.为验证方法的有效性,采用CGH40010氮化镓高电子迁移率晶体管（Gallium nitride high electron mobility transistor,GaN HEMT）器件,设计并加工了两款工作在2.4 GHz的F类和F-1类功放.测试结果显示:F类功放的峰值功率附加效率（power added efficiency,PAE）为75.5%,饱和输出功率为40.8 dBm;F-1类功放的峰值PAE为77.6%,饱和输出功率为40.3 dBm.该方法降低了电路复杂度和设计难度,可以较容易地补偿晶体管寄生参数,功放在高频工作时的效率得到提升,为利用GaN HEMT器件设计高效功放提供了一种可行的方案.     

一种F类宽禁带高效功率放大器的设计

F类功率放大器是一种新型高效率放大器。可用于雷达、通信和电子对抗等领域的末级功率放大器,是现代电子设备高效率、高功率和小型化功率放大器的重要途径。分析了其工作原理和设计方法,并设计了一款S波段高效F类功率放大器,输出功率大于10 W,实际效率达到75%,增益大约12 dB,实测结果验证了仿真设计的有效性。     

高效率F类功率放大器设计

F类功率放大器是一种高效率的放大器,其理论效率可以达到100%,在无线通信领域中有着广泛的应用和广阔的发展前景。简要阐述了F类放大器的基本理论,并对其效率进行了分析。设计出了带有输入输出谐波控制的高效率F类功率放大器,仿真结果表明在工作频率1 GHz时,输出功率为38 dBm,功率附加效率为74%;输出功率和功率附加效率都优于同条件下的B类功率放大器。     

0.4~2.2 GHz连续F类功率放大器设计

连续F类功放(PA)通过引入修正因子,减轻功放对基波和二次谐波阻抗的要求,从而扩展F类功放的带宽。本文在连续F类功放基础上,提出一种新型修正型连续F类工作模式。通过引入电阻性二次和三次谐波阻抗进一步扩展连续F类功放的设计空间,使其可实现多个倍频程带宽。基于此理论,采用负载牵引方法对基波和谐波进行最佳阻抗提取,结合实频技术设计功放匹配网络,实现了一款超宽带高效率功率放大器。该功放在0.4~2.2 GHz频段内,饱和输出功率为39.8~41.4 dBm,漏极效率在59%~79%之间,增益大于10 dB。仿真与测试结果良好,验证了该方法的正确性。     

一种基于锥形微带线的宽带F 类功率放大器

提出了一种基于5G 频段的宽带高效率F 类功率放大器。分析表明锥形微带线可以有效解决矩形微带线对于带宽的限制问题, 同时将锥形微带线加入谐波控制网络, 可以实现在一定频率范围内将二次谐波阻抗匹配至短路点附近, 三次谐波阻抗匹配至开路点附近, 从而有效解决了F 类功率放大器带宽和效率的问题。使用锥形微带线制作的功放, 实测结果表明: 在2.7 ~3.8GHz 的频带范围内, 漏极效率达到63% ~78%, 平均输出功率达到10W以上, 大信号增益达到10dB 以上。在5G 无线通信中, 该功放可以有效地发挥其宽带高效率的特点。     

宽带F 类功率放大器的设计

提出了一款4G 频段全覆盖高输出功率高效率功率放大器。设计采用的是Cree 公司提供的GaN HEMT 晶体管CGH40025F。基于F 类功率放大器的设计理论,通过对晶体管的输入输出端均采用谐波控制网络,并将渐变式阻抗匹配这种宽带匹配方法应用到输入输出端的基波匹配当中。在实现二次谐波阻抗匹配至低阻抗区,三次谐波阻抗匹配至高阻抗区的同时基波阻抗被匹配至50Ω附近,从而有效提高了功率放大器的输出功率、效率和带宽。最终的测试结果表明在1. 7 ~ 2. 7 GHz 频率范围内,漏极效率维持在62. 55% ~ 76%,输出功率在20 ~ 41W,增益在10 dB 以上。仿真与实测结果基本一致。     

立体声D类音频功放MAX4297

MAX4297是一种立体声D类音频功率放大器。该放大器的特点:工作电压单电源2.7~5.5V;在5V供电时,每通道输出功率可达2W,在3V供电时每通道输出功率可达0.7W;在3V供电、负载阻抗RL=32Ω、输出功率在0.2W时,效率高达90%;总谐波失真加噪声(THD N)在输出功率0.2W、负载阻抗32Ω、工作电压为5V、开关频率为125kHz时为0.3%;PWM频率可选择(125kHz到1MHz分4种);有节电关闭模式,在关闭或重新启动时无“咔哒”声;内部有1A电流限制电路及过热(145℃)保护电路;有电源低压锁存保护(低于2.2V);24管脚SSOP封装;工作温度范围-40~85℃。该功放应用…     

双频贴片天线研究与设计

无线通信的发展对天线(尤其是贴片天线)的各项性能提出了新的要求。与此同时，双频天线的应用也愈为广泛。总结了贴片天线的主要双频解决方案，包括正交模、多贴片、电抗性加载以及空气缝隙双频贴片等方式，并提出了相应双频贴片天线的适用场合。最后，结合HFSS仿真设计了一个双频双贴片天线，讨论了该天线特性，并对双频天线未来的发展趋势进行了展望。     

逆F类高效氮化镓Doherty射频功率放大器设计*

逆F 类功放在接近饱和区工作时效率很高,将其与Doherty 功放结构相结合,可以实现一种在大功率回退的情况下仍然具有很高效率的射频功率放大器。本文设计了一款基于GaN HEMT 晶体管的高效率的逆F 类Doherty 功率放大器,工作频带为910MHz-950MHz。单音信号测试结果显示,在930MHz 处,功放回退7.5dB 后漏极效率仍高达64.2%。使用3 载波WCDMA信号作为测试信号,利用数字预失真技术进行线性化后,功放输出信号的上下边带邻信道功率比(ACPR)分别为-35.39dBc 和-35.9dBc。     

GaN逆F类高效率功率放大器及线性化研究

效率和线性度是功率放大器的重要指标,也是设计的技术难点。该文设计了2.5-2.6 GHz高效率GaN逆F类功率放大器,其输入输出谐波匹配网络由解析的方法设计得到。单音测试结果表明,在2.55 GHz处,功放的漏极效率超过75%。为了建立逆F类功放的行为模型进行数字预失真,对传统的Hammerstein模型进行了改进,提升了模型拟合精度,对20 MHz带宽、峰均功率比为9.6 dB的16-QAM OFDM调制信号,结合峰值因子降低技术和数字预失真技术对逆F类功放进行线性化后,功放的相邻信道功率比(ACPR)优于-48 dBc。     

光子晶体结构贴片天线研究

采用时域有限差分法(FDTD)研究光子晶体带隙结构(PBG)对贴片天线性能的影响,设计了一种基于光子晶体结构的贴片天线,通过仿真,与普通贴片天线进行了对比.结果表明,通过添加光子晶体结构能提高天线增益.