包络跟踪技术在功率放大器中的应用

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1、分类号：密级：UDC：编号：硕士学位论文包络跟踪技术在功率放大器中的应用论文作者：崔兴利学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：集成电路工程指导教师：王伟职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofIntegratedCircuitEngineeringTHEAPPLICATIONOFENVELOPETRACKINGTECHNOLOGYINTHEPOWERAMPLIFIERbyCuiXingliSupervisor:Prof.WangWeiMay2017摘要当前的无线通信

2、系统主要采用混合型调制方式，但是由于复杂的调制方式会导致信号的均峰比增大，因此传统的功率放大器的效率较低。故如何提高功率放大器的带宽和效率成为当下功率放大器的研究热点。包络跟踪技术是提高功率放大器效率的技术之一，主要是利用调制包络信号来实现对功率放大器工作电压的实时性控制，从而提高整个功率放大器的效率。虽然包络跟踪技术理论被提出时间较早，但受到硬件条件的限制，如开关管耐压低、开关速度小等，导致其发展缓慢。现阶段随着硬件水平不断提高，包络跟踪技术在提高功率放大器效率问题上逐渐受到重视。本文主要研究通过包络跟踪技术提高传统功率放大器的效率。首先设计一款可应用于移动自组织网络上的宽带功率放大

3、器，该放大器增益21dB、最大输出功率45dBm。但当输入功率3dBm~17dBm时，功率放大器的效率比较低（30%以下）。针对该问题，本文利用包络跟踪技术提高该功率放大器的效率，设计了一种混合型电源调制电路。该电路输出的电压对功率放大器的漏极进行实时控制，保证功率放大器工作状态一直在最高效率点上，从而提高功率放大器的效率。在混合型电源调制电路中，利用PWM(PulseWidthModulation)编码实现不同幅值的输出，采用多档开关电源调制电路最终实现信号的拟合，利用线性级电路提高混合型电源调制电路的带宽。其中开关电源调制部分效率达到81%，而最大输出功率高达26.6W。然后通过使

4、用Simulink软件与ADS（AdvanceDesignSystem）软件，对设计的功率放大器与混合型电源调制电路进行联合仿真。对混合型电源调制电路中的线性级与宽带功率放大器的进行联合测试。结果表明，在原性能参数基本不变的情况下，采用本文设计的混合型电源调制电路使得自主设计的宽带功率放大器的PAE（PowerAddedEfficiency）提高了4%以上。本文为使用包络跟踪技术提高功率放大器的效率提供了理论支持与证明。关键字：电源调制电路包络跟踪技术宽带功率放大器效率ADSIABSTRACTInthecurrentwirelesscommunicationsystem,thehybr

5、idmodulationisthemainmethodwhichmakesthesignalPeak-to-AveragePowerRatio(PAPR)high.ThehighPAPRleadstothereductionofthetraditionalpoweramplifierefficiency.Forpoweramplifiers,howtoincreasebandwidthandefficiencyhasbecomeamajorresearchfocus.Envelopetrackingtechnologyisoneofthetechniquesimprovingtheef

6、ficiencyofpoweramplifiers.Envelopetrackingtechnologymakesthemodulationsignaloftheinputenvelopesignaltocontrolthedrainvoltageofthepoweramplifierinrealtimewhichimprovestheefficiencyoftheentirepoweramplifier.Althoughtheenvelopetrackingtheoryhasbeenputforwardforalongtime,theenvelopetrackingtechnolog

7、yisdevelopingslowlyduetothelimitationoftheactualhardwaressuchasthelowwithstandvoltageofswitchingstheslowswitchingspeedandotherissues.Withthecontinuousimprovementofthehardwarelevel,Envelopetrackingtechnologyhasbeenpaidmoreand