正蓬勃發(fā)展的第五代移動通信技術(shù)(5G),為人類進入工業(yè)4.0時代奠定了堅實的無線通信技術(shù)基礎(chǔ)。功率放大器(功放)作為發(fā)射機末端的關(guān)鍵模塊直接決定著發(fā)射機的性能,同時功放也是無線通信網(wǎng)絡(luò)中的主要耗能設(shè)備,進而影響到整個無線通信系統(tǒng)的表現(xiàn)。面向5G的功放技術(shù),需要以更高的效率滿足更為復雜的調(diào)制信號的通信需求。本論文旨在探究面向5G的高效率功放技術(shù),包括雙載波信號激勵下并發(fā)功放的響應分析,以及利用功率控制技術(shù)和交調(diào)對消技術(shù)分別實現(xiàn)大回退和線性高效率Doherty功放的研究。此外,本文還提出了利用熱電效應提升功放效率的新方法。本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點可歸納為如下4個方面:1、在深入分析功放的并發(fā)工作模式以及雙載波信號特征的基礎(chǔ)上,解決了雙載波信號激勵下并發(fā)功放響應難以分析的問題。并利用驗證實驗,揭示了并發(fā)功放漏極效率的不平衡現(xiàn)象,提出一種更為合理的衡量并發(fā)功放性能的方法。2、5G通信系統(tǒng)中復雜的信號調(diào)制方式將使信號的峰均比超過12d B。本文利用肖特基二極管的變阻特性實現(xiàn)了可控功率控制電路,改善了載波功放過飽和導致Doherty回退區(qū)間性能惡化的問題。驗證實驗所設(shè)計的Doherty功放中心頻...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 5G移動通信技術(shù)背景簡介
        1.1.1 無線通信技術(shù)的演進
        1.1.2 無線通信系統(tǒng)的頻譜分布
        1.1.3 無線通信系統(tǒng)的能耗
    1.2 面向5G的高效率功放的技術(shù)需求
        1.2.1 5G的毫米波新頻段
        1.2.2 萬物互聯(lián)對功放技術(shù)的需求
        1.2.3 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的功率放大器
        1.2.4 無線通信技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
    1.3 高效率功放技術(shù)的研究概況
        1.3.1 基本功放類型
        1.3.2 寬帶高效率功放
        1.3.3 功放的高效率功率回退技術(shù)
        1.3.4 線性高效率功放
        1.3.5 基于數(shù)字輔助的高效率功放技術(shù)
    1.4 本論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第二章 雙載波信號激勵下功放并發(fā)模式的效率研究
    2.1 功放的并發(fā)工作模式
    2.2 雙載波信號的特征分析
        2.2.1 雙載波信號的基本表征
        2.2.2 雙載波信號的變包絡(luò)特征
        2.2.3 雙載波信號的周期特性
        2.2.4 雙載波信號的波形特征
    2.3 雙載波信號激勵下并發(fā)功放的非線性特性
        2.3.1 并發(fā)功放的非線性級數(shù)
        2.3.2 并發(fā)功放輸出端的能量分布
        2.3.3 高效率并發(fā)功放的實現(xiàn)條件
    2.4 雙載波信號激勵下并發(fā)功放的效率研究
        2.4.1 A類偏置時并發(fā)功放的效率
        2.4.2 基于奇偶模信號分析法的B類并發(fā)功放分析
        2.4.3 等幅雙載波B類并發(fā)功放的效率
        2.4.4 非等幅雙載波B類并發(fā)功放的效率
        2.4.5 雙載波信號激勵下并發(fā)功放的驗證實驗
        2.4.6 并發(fā)功放的效率失衡現(xiàn)象
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于功率控制的大回退高效率Doherty功放研究
    3.1 Doherty功放的原理分析
        3.1.1 經(jīng)典對稱Doherty功率放大器
        3.1.2 Doherty功放中的有源負載調(diào)制理論
        3.1.3 大回退Doherty功放的困難與挑戰(zhàn)
    3.2 可控功率控制技術(shù)
        3.2.1 肖特基二極管及其可控變阻特性
        3.2.2 可控功率限制器的結(jié)構(gòu)及原理
        3.2.3 實驗設(shè)計與測試驗證
    3.3 基于功率控制的大回退高效率Doherty功放研究
        3.3.1 大回退非對稱Doherty功放設(shè)計的困難與挑戰(zhàn)
        3.3.2 基于功率控制的大回退Doherty功放理論
        3.3.3 驗證實驗及測試結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 非對稱線性高效率Doherty功放研究
    4.1 晶體管的非線性與效率
        4.1.1 功放線性與效率之間的沖突與矛盾
        4.1.2 功放的非線性失真及其表征
        4.1.3 雙音信號激勵下功放的交調(diào)失真
    4.2 線性高效率Doherty功放技術(shù)
        4.2.1 Doherty功放的非線性失真研究
        4.2.2 Doherty功放的增益壓縮補償
        4.2.3 非對稱線性高效Doherty功放設(shè)計中的困難與挑戰(zhàn)
    4.3 非對稱Doherty功放中功分器的研究
        4.3.1 新型等阻抗任意功分比功分器
        4.3.2 功分器的偶模分析
        4.3.3 功分器的奇模分析
        4.3.4 功分器端口相位分析
        4.3.5 驗證實驗及測試結(jié)果
    4.4 非對稱線性高效Doherty功放
        4.4.1 非對稱線性高效Doherty功放的設(shè)計
        4.4.2 驗證實驗的測試與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于熱能收集的功放效率提升技術(shù)
    5.1 功放工作過程中的能量轉(zhuǎn)換
    5.2 熱電偶的熱電轉(zhuǎn)換原理
    5.3 熱能收集及熱電轉(zhuǎn)換分析
    5.4 驗證實驗的測試結(jié)果及分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 未來科研展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間的成果與榮譽



本文編號：3864305