Doherty放大器的分析和仿真开题报告

 2022-12-07 11:23:56

1. 研究目的与意义

随着人类社会进入信息化时代,无线通信技术有了飞速的发展,从手机,无线局域网,蓝牙等,到航空航天宇宙探测,已经深入到当今社会生活的各个方面,成为社会生活和发展不可或缺的一部分。无线通信设备由最初体积庞大且功能单一的时代,发展到如今的口袋尺寸,方寸之间集成了各类功能强大的电路。这些翻天覆地的变化,都离不开射频与微波技术的支持。而急速增长的应用需求又促使着射频微波领域不断的研究,更新换代。快速的发展使得射频微波领域的研究进入了白热化阶段,而在几乎所有的射频与微波系统中,都离不开信号的放大,射频与微波功率放大器作为系统中功耗最大,产生非线性最强的模块,它的性能将直接影响系统性能的优劣,由于其在射频微波系统中的突出位置,功率放大器的研究也成为射频微波领域研究的一个十分重要的方向。

功率放大器作为射频微波系统中最重要的有源模块,其理论方面已经十分成熟。从射频发射端的角度看,新的编码调制技术意味着对于更大时变包络信号的放大处理,典型信号的峰均比(PARR)在6到12 dB之间。其结果是这样严苛的工作条件下经典的放大器(AB、B、F类等)的平均效率更低,这成为了现代射频应用的主要问题。实际上,当有源器件尺寸减小变得更为紧凑,其功率密度增加,更低的效率将会带来严重的热问题。而且,高效率工作以增加电池寿命成为移动通信系统的一个关键因素。因此,在现代功率放大器设计中改进平均效率的方案成为必须的选择。

Doherty放大器是由 W. H. Doherty在1936年首次提出的。最初的Doherty放大器由两个电子真空管放大器组成并且有一个阻抗变换网络。使用Doherty放大器可以增加放大器的效率。放大器由一个峰值放大器和一个载波放大器构成。输出负载通过一个阻抗变换器(一段四分之一波长传输线)连接到载波放大器,输出负载与峰值放大器直接连接。Doherty放大器早期应用于大功率广播基站;近年来,由于在通信系统中复杂调制技术的发展,高峰均比信号在系统中的使用使得Doherty放大器在移动设备中的研究与应用中日益普遍。

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2. 研究内容与预期目标

主要研究内容与预期目标:

仿真分析不同工作模式的放大器,理解AB类和C类放大器的工作特点;

理解Doherty工作的基本原理,以及Doherty如何在较大范围内保持高效率;

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3. 研究方法与步骤

1.通过阅读文献理解Doherty放大器工作原理和发展概况。阅读有关参考书目理解微带线、正交定向耦合器的工作特性。

2.仿真分析不同的放大器工作模式的工作特点,研究不同的导通角对应的输出波形以及效率等特性的变化。

3.仿真分析各种单元模块电路,如正交定向耦合器,微带线的电路模型,理解其性能特点。

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4. 参考文献

[1] W. H.Doherty, “A new high-efficiency power amplifier for modulated waves,” Bell TelephoneLaboratories monograph B-931, May 1936

[2] BummanKim, Jangheon Kim, Ildu Kim, and Jeonghyeon Cha. The Doherty Power Amplifier.IEEE Microwave Magazine, 2006, Oct, 42-50

[3] 何乐年王忆 模拟集成电路设计与仿真 科学出版社

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5. 工作计划

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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