專題報(bào)告：射頻高效率放大器

背景1、功率放大器是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵單元，它位于發(fā)射機(jī)的末端，其性能直接影響到信號(hào)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量。同時(shí)功放在整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)中的耗能中占據(jù)了絕大部分。2、無線通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)高效率功放要求。其效率的提髙是最重要的，但髙效率功放的單管功放往往帶寬較窄，不利于其在寬帶的調(diào)制信號(hào)中的應(yīng)用，因此針對(duì)高效率功放提高帶寬的技術(shù)在實(shí)際中意義重大。目前的無線通信標(biāo)準(zhǔn)均包含多個(gè)頻帶，如GSM包括850MHz，900MHz,1800MHz和1900MHz，WCDMA包括900MHz，1700MHz,1900MHz和2100MHz,為了減小體積和成本，通信設(shè)備不僅需要兼顧同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的多個(gè)頻帶，還需要在不同的標(biāo)準(zhǔn)間兼容，這就帶來了對(duì)雙頻帶、多頻帶微波電路和子系統(tǒng)的需求。Doherty功放Doherty功放最是由貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.H.Doherty于1936年提出的，當(dāng)時(shí)應(yīng)用在真空管放大器中，這種結(jié)構(gòu)也以他的名字命名。Doherty以其在功率回退時(shí)的高效率，以及簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，逐漸被應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域，并展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，很快成為了無線射頻領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)。目前釆用Doherty技術(shù)的結(jié)構(gòu)功放已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的AB類功放，國(guó)內(nèi)外各大無線通信設(shè)備制造商幾乎都采用了該技術(shù)，以提高功放的性能。Doherty功放的核心思路是“有源負(fù)載牽引”，即通過有源電路的電流改變來改變負(fù)載。高效率單管功放現(xiàn)狀E類功放最早出現(xiàn)在1975年，由開關(guān)晶體管和輸出端的電容電感構(gòu)成，通過強(qiáng)驅(qū)動(dòng)使得功放的晶體管以幵關(guān)狀態(tài)工作。其波形的特點(diǎn)是：有電流流過時(shí)，電壓為零，存在電壓時(shí)，沒有電流流過，晶體管導(dǎo)通瞬間電壓的斜率為零。但和D類功放一樣，晶體管寄生電容的影響也隨著頻率的升高而加強(qiáng)，同樣限制了其在較高頻中的應(yīng)用。2013IEEEMTT-SInternational.IEEE,2013:1-4.F類和逆F類功放最初起源于過激勵(lì)的B類功率放大器,F類和逆F類的原理就是通過調(diào)整高次諧波的阻抗，調(diào)整對(duì)應(yīng)諧波的電壓和電流，從而對(duì)總的電壓電流波形進(jìn)行重塑，使得在時(shí)域上不出現(xiàn)電壓電流的重疊，在頻域上高次諧波功率消耗為零，理論上可以達(dá)到100%的效率。F類和逆F類功放對(duì)于晶體管參數(shù)的要求較低，唯一的要求是