1. 研究目的与意义
伴随着世纪钟声的敲响,人类步入高速发展的信息时代,更快速可靠的信息交互是我们追求的目标。从而与通信系统密切相关的复杂调制技术不断的产生和改进。通信系统中,调制需要一个低失真的射频功率放大器来保证信号保真度。射频放大器作为系统中功耗最大,产生非线性最强的模块,它的性能直接影响整个系统的性能优劣。这样,做出一个既能优化线性度又能提高效率的放大器成为热点研究问题。这一类技术有doherty技术、cherix技术、eer和动态包络跟踪等技术,其中doherty功放结构相对简单,可实现性好,因此对它的研究更为广泛。doherty放大器将ab类放大器和c类放大器巧妙地组合起来,能在保持放大器整体线性的同时能够提高近一倍的效率。doherty放大器是由贝尔电话实验室公司的williamh. doherty于1936年发明的改进b类射频放大器。在western electric产品线中,同名的电子设备作为带有被调制驱动器的线性放大器运行。而后, ce电子制造公司对doherty概念进行了大量改进。
ltspiceiv是一款模拟电路图软件,可以在上面绘制各种电路图,其具有专为提升现有多内核处理器的利用率而设计的多线程求解器,内置了新型sparse 矩阵求解器。 ltspice iv 运用了专有的方法,方法实现了任务的高效并行处理。ltspice iv 还拥有集成电路图捕获和波形观测功能。
新一代无线通信标准为了利用有限的频谱资源提高信息传输传输速率,使用了ofdm调制技术,这使得信号的功率峰均比相当高,因此对基站线性度的要求就会更高。doherty放大器对线性度有很好的控制,并且保证效率,因此,将其作为研究对象有很高的价值。在本课题中,将实现doherty放大器的设计与仿真,进一步对doherty放大器性能研究,理解它在无线电通信中起到的优势作用。掌握doherty放大器的原理,为以后对其优化以及应用奠定基础。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容:
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学习理解不同工作模式的放大器的特点,理解放大器导通角的变化对于效率与输出功率的影响,掌握ab类与c类放大器的偏置设置与工作特点;ab类放大器通过对电路中的两个晶体管进行偏置,使信号接近零(b类放大器引入非线性的工作点)时两个晶体管导通;大信号时,晶体管转换到b类工作方式。当功放管的截止时间大于半个周期,此时工作于c类模式,c类放大器为非线性功放,失真非常高;
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理解doherty放大器的原理,包括doherty放大器的结构特点,低输入功率与高输入功率下doherty放大器的电路工作特点等。根据输入信号功率的大小,doherty放大器有两种工作模式,当低功率信号输入时,载波放大器工作而峰值放大器关断,当输入功率增大,载波放大器达到饱和工作点时峰值放大器开始工作,这时载波放大器看到的阻抗被峰值放大器进行了有源负载调制;
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1.阅读文献,理解ab类放大器、c类放大器、正交定向耦合器的工作原理;理解doherty放大器的工作原理;熟悉电路仿真软件,掌握电路模型的构建与仿真条件的设置。
2.对于ab类放大器以及c类放大器进行仿真,观察不同导通角下放大器的工作特性。
3.仿真分析正交定向耦合器,验证有关设计理论。
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[1] w. h. doherty.a new high-efficiency power amplifier for modulated waves[j]bell telephone laboratories monograph b-931,1936.
[2] bumman kim,jangheon kim,ildu kim,and jeonghyeon cha.the doherty power amplifier[j].ieee microwave magazine,2006(10):42-50.
[3] 何乐年,王忆.模拟集成电路设计与仿真[m].科学出版社.
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1. 2.25-3.20阅读有关文献,理解电路工作原理;熟悉软件工具,掌握仿真方法;完成开题报告。
2. 3.21-3.31 对于ab类放大器进行仿真,加深对于电路的理解,结合理论分析探讨导通角对于ab类放大器的效率、输出功率、非线性等特性的影响。
3. 4.1-4.10对于c类放大器进行仿真,加深对于电路的理解,结合理论分析探讨导通角对于c类放大器的效率、输出功率、非线性等特性的影响。
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