射频高效E类功率放大器研究

功率放大器作为射频发射机的重要部件,对发射机的性能指标起着关键作用。它主要放大射频信号,并且以高效率高输出功率为目的,应用于各种发射机。由于射频信号的功率放大实质是在输入射频信号的条件下将电源直流功率转化为射频功率,因此转化效率的高低将直接决定整个发射机的性能。为了实现高效率高线性度发射机结构,研究射频高效功率放大器俨然成为一种必然的趋势。E类射频功率放大器因其高的工作效率,高的输出功率,在无线通信系统的发射机中得到极其广泛的应用,特别是在一些新型的发射机结构中。本文主要研究高效E类射频功率放大器。文中首先在深入理解大功率与高效率功率放大器基本理论的基础上对设计方法进行了探讨,提出了理论的创新和设计方法的改进；并对功率放大器设计的性能指标和线性化技术展开了研究,给出了它们在实际设计过程的提高方案。然后重点探讨了高效E类射频功率放大器的设计思想和过程,优化了设计理念与流程,大大改善了设计效率。接着详细研究与设计了一款工作频率为1.96GHz、输出功率为39dBm、增益为16.5dB的E类功率放大器,借助安捷伦ADS软件对射频放大器进行建模仿真,在此基础上,对放大器的直流偏置以及稳定性进行分析,并结合Smith圆图,利用微带线设计其输入输出阻抗匹配电路。同时根据仿真结果对整个功率放大电路进行了性能参数和结构优化,优化后整体性能得到大大改善。文中最后还给出了其射频PCB板图设计。根据板图制作了该功率放大器,并对其整体性能参数进行了测试。结果表明,该E类功率放大器在特定频率下达到了预期的设计目标。