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高效功率放大器 的介绍与研究现状

天津大学电子信息工程学院 School of Electronic Information Engineering. 高效功率放大器 的介绍与研究现状. 周鹏. 主要内容. 一、高效功率放大器的分类介绍 二、高效功率放大器的研究现状. www.tju.edu.cn/seie/. School of Electronic Information Engineering. 高效功率放大器分类介绍.

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高效功率放大器 的介绍与研究现状

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Presentation Transcript

  1. 天津大学电子信息工程学院 School of Electronic Information Engineering 高效功率放大器的介绍与研究现状 周鹏

  2. 主要内容 • 一、高效功率放大器的分类介绍 • 二、高效功率放大器的研究现状 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  3. 高效功率放大器分类介绍 • 功率放大器是射频系统中重要的组成部分，是系统中能耗最大的器件，也是产生非线性最强的器件。目前，功率放大器按照工作方式分为传统功率放大器和开关类功率放大器。目前所有形式的功率放大器中，只有开关类功率放大器能实现令人满意的高效率，它可分为D、E、E­­­­­­­-1、F、F­­­­­­­-1、J类、Continuous F类（Continuous F类可归为F类）。 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  4. 高效功率放大器分类介绍 D类功率放大器 • D类放大器分为电压型（VMCD）和电流型（CMCD）； • 结构与推挽B类放大器很接近， • 输出端为RLC串联（VMCD）、并联电路（CMCD）； • D类功率放大器的相对输出功率是最大的； • VMCD并不适合于射频领域应用。 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  5. 高效功率放大器分类介绍 E类功率放大器 • 对开关上的电压进行整形； • 开关导通瞬间，开关上的电压和电压变化的斜率都近似为0（软开关）； • 没有对开关截止时开关上的电压波形进行控制； • Ids，max =2.8 Idc，Vds，max=3.6Vdc； • 对晶体管要求非常苛刻； • 相对功率输出能力是最差的。 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  6. 高效功率放大器分类介绍 F类功率放大器 • 对晶体管漏端电压或者电流中的谐波成分进行控制； • 奇次谐波开路，偶次谐波短路； • 漏极电压为方波，漏极电流为半正弦波； • Ids，max =8/3Idc，Vds，max=2Vdc； • 更低的供电电压，使得低功耗高效率成为现实。 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  7. 高效功率放大器分类介绍 J类功率放大器 • 晶体管偏置到深度AB类接近B类放大器的状态； • 基频输出阻抗呈现复阻抗，同时二次谐波输出阻抗呈现纯电抗性； • 高次谐波（二次以上）可以被Cds电容短路； • 输出电压呈现良好的半正弦波形； • 复阻抗可使漏极交流电压免于受Knee电压影响，避免了跨导骤减所带来的非线性； www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  8. 高效功率放大器分类介绍 Continuous F类功率放大器 • J类和F类的研究共同推进了Continuous F类放大器的发展； • 与F类具有相似的的效率和输出功率； • 不必保证二次谐波短路； • 通过设计优化基波负载阻抗的电抗虚部，同时改变输出电路二次谐波阻抗相位响应模式 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  9. 高效功率放大器的研究现状 • 目前GaN HEMT管已经成为大功率开关功放的首选晶体管，论文中采用GaN HEMT管的开关类功率放大器（D类除外）其典型PAE值都在70%以上，单级功放典型增益在12dB左右。 • J类和Continous F类具有更加好的带宽，论文中最高带宽能达到1GHz。 • 谐波控制技术、谐波注入技术等是目前开关类，尤其是F类（包括Continuous F类）和J类功放的研究热点。 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  10. 高效功率放大器的研究现状 • 开关类功放的线性度问题和线性化技术，目前没有一个明确的解决方案；进一步提升开关功放的效率、带宽以及输出功率，仍是未来开关功放研究重点。 • 业界目前针对D、E、F类的功率放大器的开发相对较为成熟，目前没有成熟的可以问世的J类放大器的商用解决方案，J类放大器的前沿研究正在开展。针对Continuous F类功放的研究近年来刚刚起步，但是由于其卓越的宽带及效率特性，在未来的发展中必将受到广泛的重视与研究。 www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

  11. 天津大学电子信息工程学院 School of Electronic Information Engineering Thank you www.tju.edu.cn/seie/ School of Electronic Information Engineering

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