www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁 > 模擬 > 模擬
[導(dǎo)讀]摘要 F類功率放大器實現(xiàn)高效率的基本原理,是利用輸出濾波器控制漏極輸出的電壓或電流波形?;谶@一點,文中首先理論分析了在不同諧波比例下的漏極電壓波形,然后利用電磁仿真軟件進(jìn)行驗證。結(jié)果表明,僅有三次諧波

摘要 F類功率放大器實現(xiàn)高效率的基本原理,是利用輸出濾波器控制漏極輸出的電壓或電流波形?;谶@一點,文中首先理論分析了在不同諧波比例下的漏極電壓波形,然后利用電磁仿真軟件進(jìn)行驗證。結(jié)果表明,僅有三次諧波和基波組合在一起時,當(dāng)三次諧波和基波電壓比K=0.111時,漏極電壓波形最平坦;當(dāng)K接近0.4時,漏極電壓波形趨于方波。最后選擇合適的諧波比例,設(shè)計了一款功率附加效率最大值達(dá)到88.074%的F類功率放大器。
關(guān)鍵詞 F類;功率放大器;漏極電壓;功率附加效率

    近年來,無論在全球移動通信系統(tǒng)、第三代移動通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)等民用領(lǐng)域,還是在雷達(dá)、電子戰(zhàn)、導(dǎo)航等軍用領(lǐng)域,射頻功率放大器作為這些系統(tǒng)中的前端器件,對其低耗、高效、體積小的要求迅速增加。
    眾所周知,功率放大器是射頻電路眾多模塊中功率損耗最大的,作為系統(tǒng)的核心和前端部分,它的效率將直接影響系統(tǒng)效率,因此效率問題成為現(xiàn)代功率放大器的研究熱點。在大多數(shù)功率放大器中,功率損耗的主要是晶體管損耗,主要由電壓和電流產(chǎn)生的,從而提出開關(guān)類功率放大器,主要有D類,E類和F類。其中F類功率放大器專門設(shè)計一個諧波網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)漏極電壓和電流波形控制。理論上,F(xiàn)類功率放大器的漏極效率為100%,被稱為新一代功率放大器。

1 F功率類放大器的工作原理
    傳統(tǒng)功率放大器由于輸出電路上的功率消耗,其工作效率很低。為增加傳統(tǒng)功率放大器的工作效率,理想的F類功率放大器使用輸出濾波器對晶體管輸出電壓或電流中的諧波成分進(jìn)行控制,歸整晶體管輸出的電壓和電流波形。從而實現(xiàn)集電極電流的角度參數(shù)為90°,即保持集電極波形為半個正弦波,集電極電壓波形為方波,并且兩者的相位差是λ/4,這樣集電極電壓和電流的波形就沒有交疊區(qū),從而達(dá)到100%的理想效率。
    100%理想集電極效率的阻抗條件應(yīng)是
   
    滿足上述的阻抗條件實現(xiàn)的理想F類功率放大器的電壓和電流波形如圖1所示。


    此時,如果驅(qū)動信號是一個占空比為50%的方波信號,晶體管可近似作為一個理想開關(guān),晶體管輸出的電壓波形中包含各奇次諧波成分。流過開關(guān)的電流中僅包含有基頻頻率成分和各高階偶次諧波成分。這樣由奇次諧波的總和來近似方波的電壓波形,基波和偶次諧波的總和來近似半正弦波的電流波形。從而得到電壓和電流表達(dá)式如下
   

2 F類功率放大器的漏極電壓分析
    F類功率放大器設(shè)計的基本原理是控制晶體管漏極的諧波電壓和電流信號,從而實現(xiàn)漏極電壓為方波信號,電流為半正弦波信號,這也是實現(xiàn)高效率的根本原因。
    然而,在現(xiàn)實設(shè)計中難以對所有諧波都進(jìn)行控制的理想F類模式,增加考慮諧波的次數(shù)會在較大程度上增加設(shè)計的難度,并且效率的提高并不明顯。在只考慮2次和3次諧波的情況下,最大效率可達(dá)81.7%。因此在分析中,只考慮3次以內(nèi)的諧波。
    僅有3次諧波和基波組合在一起時,漏極電壓如式(4)所示

    式(4)即為在只考慮3次諧波時,通過1,3次諧波的電壓波形合成方波,若令K=V3/V1,下面分析不同K值下,如何由各次諧波信號合成方波。
   

    將V1歸一化,利用Matlab做出上述理論分析3種情況下的曲線圖,如圖2所示。


    由圖2可以看出,在只考慮3次諧波的情況下,當(dāng)K=0.111時,波形最平坦,與文獻(xiàn)中所述3次諧波峰化時的最平坦波形理論一致。當(dāng)K在(0,0.4)之間,小于但接近V1。當(dāng)K接近0.4時,Vpk接近V1,趨向于方波。這就意味著即使不改變直流輸入功率,不需要改變所有的漏極電壓,只改變K值也可以改變電路輸出,從而影響整體的性能。這樣就可以通過改變K值,改變電壓和電流曲線,提高整個電路的輸出功率和效率,這也是F類結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。
    為了更好地驗證上述理論,使用電磁仿真軟件,調(diào)整不同的負(fù)載網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)K值分別為0.111、0.196和0.328的漏極電壓波形,結(jié)果如圖3所示。


    圖3是將一次諧波輸出電壓V1歸一化后得到的仿真結(jié)果,圖中標(biāo)示的m1、m2、m3分別是歸一化后的漏極輸出各次諧波電壓峰值。從圖中可以看到,在3次諧波輸出電壓V3分別為0.111、0.196和0.328時,由漏極輸出1次和3次諧波合成的電壓Vd都<V1。
    其中,當(dāng)K=0.111時,Vd的峰值是0.889,和理論上的K=0.111時Vpk=0.889V1一致,而且波形最平坦;當(dāng)K=0.328接近理論分析中的0.4時,Vd=0.987接近V1,波形同樣趨向于方波??梢钥闯觯械姆抡娼Y(jié)果和理論基本一致。

3 設(shè)計實例
    采用Cree公司10 W的GaN HEMT CGH40010,Rogers公司的RT5870基板,基板材料Er=2.33,基板厚度為0.79 mm,基頻1 GHz,工作偏置點選為Vds=28V,Vgs=-2.5V。
    在此次設(shè)計中,改變傳統(tǒng)的F類功率放大器只考慮輸出諧波的控制,同時考慮輸入諧波控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。
輸入和輸出2、3次諧波控制網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。


    設(shè)計重點在諧波電路的優(yōu)化方面,調(diào)整不同的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)K值在(0,0.4)之間。在實際電路設(shè)計中,還要考慮其他次諧波的影響,最終兼顧輸出效率和輸出功率等,優(yōu)化后選定K=0.24,并得到優(yōu)化的仿真結(jié)果如圖5和圖6所示。


    從圖5可以看出,輸出電壓和電流波形分別趨向于方波和半正弦波。如圖6所示,最大的PAE達(dá)到88.074%,此時輸出為39.209 dBm,實現(xiàn)了高效率的F類功率放大器。

4 結(jié)束語
    文中對F類功率放大器進(jìn)行了一系列理論研究,重點對漏極電壓方波的形成進(jìn)行了理論分析和仿真驗證。在只考慮3次諧波時,K在(0,0.4)之間時,漏極電壓的波形接近于方波。其中當(dāng)K=0.111時,漏極電壓波形最平坦;當(dāng)K接近0.4時,漏極電壓波形趨向于方波。最后選擇合適的K值,在2次和3次諧波控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實現(xiàn)了F類功率放大器的設(shè)計。
    最終優(yōu)化設(shè)計的F類功率放大器,K=0.24,在輸入25 dBm時,PAE達(dá)到最大值88.074%,此時輸出39.209 dBm。此次設(shè)計的F類放大器實現(xiàn)了高效率、高增益、高輸出功率、低損耗等要求。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉