微波前馈功率放大技术

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2、卷第v期固体电子学研究与进展∂²¯qt

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6、年{月∞≥∞≤i°∞≥≥ƒ≥≥∞∏ªqot

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9、微波前馈功率放大技术吴礼群钱万成k南京电子器件研究所outsstylt

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13、{szuw收改稿提要技术的发展带动了对高线性!高功率微波放大器的需求∀传统的功率回退应用方法存在器件及效率方面的限制∀文中分析了前馈技术提高功放线性度的原理o并给出≤波段前馈功率放大器实例∀关键词}前馈功率放大器线性微波中图分类号}×zuuqzxΜιχροωαϖεΦεεδφορωαρδΑµπλιφιερΤεχηνολογψ•∏¬´∏±±¬¤±•¤±¦«¨±ªkΝανϕιν

14、γΕλεχτρονιχ∆εϖιχεσΙνστιτυτεoutsstyoΧΗΝlΑβστραχτ}׫¨§¨√¨¯²³°¨±·²©°¬¦µ²º¤√¨·¨¦«±²¯²ª¼«¤¶¦µ¨¤·¨§¤§¨°¤±§©²µ«¬ª«¯¼¯¬±¨¤µ«¬ª«³²º¨µ¤°³¯¬©¬¨µq²º¨√¨µo·µ¤§¬·¬²±¤¯³²º¨µ¥¤¦®2²©©°¨·«²§²º±¶³²²µ¨©©¬¦¬¨±¦¼¤±§¬¶¯¬°¬·¨§¥¼¨¯¨¦·µ²±¬¦§¨√¬¦¨¶q׫¨³µ¬±¦¬³¯¨²©©¨¨§©²µ2º¤µ§·¨¦«±²¯²ª¼∏¶¨§·²¬°³µ²√¨·«¨¯¬±¨¤µ¬·¼²©¤°³¯¬©

15、¬¨µ¬¶³µ¨¶¨±·¨§¬±·«¬¶³¤2³¨µq··«¨¶¤°¨·¬°¨o¤≤2¥¤±§°¬¦µ²º¤√¨©¨¨§©²µº¤µ§¤°³¯¬©¬¨µ¬¶µ¨³²µ·¨§qΚεψΩορδσ}ΦεεδφορωαρδΑµπλιφιερΛινεαριτψΜιχροωαϖεΕΕΑΧΧ}tvxsƒtuust引言在现代微波无线通信系统中o信息传输正朝着多载波!大容量!高速度方向迅猛发展∀≤o≥o•等通信系统均对射频部件的线性提出了很高要求∀尤其是功率放大器o其线性程度将直接影响系统的性能∀效率!价格也是系统上需要考虑的因素∀传统设计中o使用超线性的大功率器件o并结合功率回退等措施来得

16、到满足系统要求的功放线性度∀这一方面使得系统效率降低o另一方面o当需要较高的发射功率时o往往受当前功率器件输出能力的局限而无法实现∀系统的需求促进了技术的发展∀前馈型!反馈型!预失真型功率放大器相继问世∀预失真型功率放大器结构简单o调试方便o但对交调性能改善有限o不适合交调要求很高的系统kxsv期吴礼群等}微波前馈功率放大技术uzx§¦lo反馈型功率放大器多在较低频率使用o它容易影响放大器的稳定性o且有效带宽窄∀前馈型功率放大器技术复杂o调试困难o能改善交调性能达us§以上o且对高次交调均有改善作用∀它适合于线性要求极高的系统∀u功率放大器的线性对工作于类的功率放大器o采用

17、两路信号的三阶交调产物来衡量其线性度∀当频率分别为Φt和Φu的两路信号同时输入放大器时o放大器的输出不仅包含Φt!Φu信号o还包含了频的互调分量≈v 率为ΜΦtnΝΦukΜ!Ν?t!?u!?v,,lkΙΜlo称ÞΜÞnÞΝÞ为ΙΜ的阶数∀互调分量的相对幅值取决于放大器的饱和状态o在中等饱和电平时o通常起支配作用的是最接近基音频率的三阶互调分量kΙΜvl∀通过对放大器建立电路模型o并将其电路方程作傅里叶级数展开o可以发现oΙΜv对应于立方非线性度o即在较低输出功率电平时oΙΜv的幅值以v§Ù§的斜率随输出功率的增加而增加∀假设当某放大器输出电平Α§时oΙΜv相对幅值为pux§

18、¦o为了达到ΙΜv产物低于pxx§¦o则必须将输出功率回退达tx§¦以上k见图tl∀同样o若要求输出功率电平为Α时o低于pxx§¦o则要求该功率放大器具备在输出功率电平kΑntxl§时ΙΜv低于pux§¦的能力∀设Αvs§°o工程实践证明o选用Π2tvy§°的器件作为末级o该功放可以保证ΙΜvpux§¦o若系统要求在该发射功率电平下o其ΙΜv相对幅值低于pxx§¦o必须选用Π2tvyntxxt§°的功率器件作为末级∀显然o这样的要求将导致功率放大器体积过大o在÷!及更高的频段目前尚无法得到图t输出功率与ΙΜv关系该输出功率电平的固态功率放大器∀ƒ¬ªqtΙΜv√¶³²º¨µ

19、²∏·³∏·v前馈放大器模型前馈放大器原理框图见图u∀该放大器由环t!环u组成∀环t包含输入功率分配器!主放大器!耦合器!精密衰减器!输入延迟线和v§正交桥o它们完成从输出信号中剥离出ΙΜv信号的功能∀环u包括输出延迟线!误差耦合器!误差放大器和精密衰减器部分o它们实现对ΙΜv的对消功能≈t ∀3q1三阶交调产物的剥离!对消前馈放大器能够改善功率放大器线性的关键在于ΙΜv信号的剥离及对消∀为实现这两种功能o电路中使用了两个耦合器!一个功分器!一个v§正交桥∀理论上o对任何一种四端口耦合电路o只要保证良好的端口隔离及