第15章RF功率放大器.ppt

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主要内容
功率放大器性能参数
功率放大器类型
功率放大器调制
RF功率放大器设计
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功率放大器性能参数
输出功率
效率
功率利用因子
功率增益
线性度
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输出功率
定义为功率放大器驱动给负载C充电，电容上的电压很快充至（EC-UCES1）值，A点对地的电压uA=（EC-UCES1） 。
ui负半周时VT2管饱和导通，VT1管截止。VT2管的直流电源由电容C上充的电荷供给，uA= UCES2≈0
uA近似为矩形波电压，幅值为（EC-2UCES）。若L、C和RL串联谐振回路调谐在输入信号的角频率ω上，且回路的Q值足够高，则通过回路的电流ic1或ic2是角频率为ω的余弦波，RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。
EC
UCES
EC-2UCES
uA
ωt
ic1
ωt
ic2
ωt
uL
ωt
尽管每管饱和导通时的电流很大，但相应的管压降很小，这样，每管的管耗就很小，放大器的效率也就很高
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E类功率放大器
采用高阶电抗网络提供足够的自由度来改变电压的波形，使得在开关导通时的值和斜率均为零，从而降低开关损耗。
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E类功率放大器性能
输出功率
功率利用因子
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F类功率放大器
利用电抗终端阻抗的特性改变开关电压和电流的波形来提高效率
传输线的长度精确的选择等于载波波长 ¼，输入阻抗正比于终端阻抗的倒数
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F类功率放大器
漏极在载波的所有偶次谐波处看到的是短路
漏极在载波的所有奇次谐波处看到的是开路
假设晶体管的工作像一个开关，那么电抗性的终端阻抗保证了漏极电压的所有奇次谐波都看不到任何负载，则在漏极会理想地产生一个方波电压。
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F类功率放大器性能
输出功率
功率利用因子
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PA 的分类
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PA 的分类
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PA 的分类
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各类放大器性能比较
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功率放大器调制
调制方式
线性化技术
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调制方式
恒包络调制方式
信息仅调制载波的相位，而不改变载波的幅度，调制后信号波形的包络是一个常数。
包括模拟频率和相位调制、数字相位和频率调制（PSK、FSK、GMSK〕等。
非恒包络调制方式
信息仅调制载波的幅度（如模拟幅度调制和ASK调制〕
信息同时调制载波的幅度和相位（线性调制方式〕，如QAM调制等。
这两类调制方式都会改变载波的幅度，调制后信号波形的包络会随着时间而变化。
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线性化技术
功率回退
漏极调制
包络反馈
前馈技术
预失真技术
包络恢复与消除技术
LINC技术
极坐标反馈技术
笛卡尔反馈技术
偏置子适应技术
Doherty技术
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功率回退
功率放大器的输出功率通常被限制于1dB压缩点以下的能量范围内。
基本原理是：当输入功率减小时，各阶交调积成分和谐波成分都会以指数率减小，而输出功率仅线性减小，因此可以提高线性度。
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漏极调制
利用功率放大器的电源端作为一个输入端，通过改变电源电压来改变功率放大器的输出功率，得到比直接在功率放大器输入端引入幅度调制信号更高的线性度。
线性调制放大器M2
非线性主放大器M1
节点Vx的电压是电源电压Vdc和调制放大器的输出电压之和，它与输入信号幅度成线性关系。
恒包络相位调制信号Vrf
幅度调制信号Vmod
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包络反馈
反馈信号是调制信号的包络。
基本原理：功率放大器的输出经解调器解调后，恢复出调制信号，反馈到系统的输入，与原始调制信号进行比较，比较后的误差量经放大和上变频后，送入功率放大器进行放大。这是一个负反馈系统，当环路传输增益大于1时，只要反馈回路是线性的，系统的线性度就可以得到改善。
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前馈技术
优点：
；
；
， 噪声低、
功率低，系统总的噪声性能没有因为多了一个
功放而恶化；
d. 它是无条件稳定的电路， 带宽较宽。
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预失真技术
通过一个预失真模块给功率放大器的输入引入一定的失真。
预失真模块的幅度和相位随输入功率的变化曲线与功率放大器完全相反，级联后就可以得到一个与输入信号功率无关的常数增益和恒定相移。
常用于数字基带和中频信号处理中，既可以工作
于窄带，也可以工作于宽带。其中最常见的两种
类型是：（1）映射预失真；（2）恒定增益预失真。
常用的办法是建立一个数字查找表，它存储了不同
输入功率下通过测量功率放大器的传输函数得到的
增益和相位校准值，以输入信号功率作为索引，
查找相对应的增益和相位校准量，控制预失真模
块来补偿功率放大器的失真。
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