基于谐波混频的功放波形测量技术研究

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随着通信技术的不断发展,功率放大器显得越来越重要。对于传统的功率放大器电路分析,主要分析功率放大器电路的频域输出,对于功率放大电路的时域波形不是很受关注,但是对于一些功率放大器来说,需要关注其信号输出的时域波形,使得其信号在晶体管的电路波形达到预期要求,使得在晶体管上的电压与电流满足一定的要求,从而减少晶体管功率消耗,增大功率放大器的效率,减少能量消耗。对于功率放大器而言,通常都要对信号的谐波进行控制,此种方法称为谐波控制,进而实现功放的高效率输出。对于F或者F-1功率放大器是需要对信号的二次与三次谐波进行控制,从而在理论上实现100%的效率;为了提升功率放大器效率,只要实现晶体管电压与电流的不重合,就可以减少晶体管上的功率消耗,进而提升功放的效率,基于谐波控制的方法发展出的各类连续类功放进一步提升了功率放大器的阻抗解空间,简化功率放大器的设计,基于谐波控制的方法都要得到功放的时域波形,从而判断功放的工作状态,进而对功放进行优化。对于功率放大器来说,由于功率放大器自身强的非线性,信号的输入为一个单音信号时,信号的输出往往是多音信号,信号频谱较宽,难以使用直接采样或者带通采样的方式进行信号采样,从而得到其准确的信号时域波形。本文通过一种谐波混频的方式,将高频信号的均转换至低频信号,从而进行信号采样与分析,本文的主要工作如下:首先,设计一个谐波电路混频,将高频信号通过混频器至较为低频的信号,从而降低信号的采样率,对于此电路主要分为驱动电路、幅度均衡器、谐波发生器、耦合器和混频电路。驱动电路驱动谐波发生电路通过均衡电路使得谐波输出信号较为均衡,将放大器的大信号通过耦合电路耦合至混频电路,通过谐波混频之后,将低频信号采集,并对采集到的信号进行校正与恢复。随后,主要对采集到的信号进行恢复与校正,得到准确的信号频谱信息,考虑常见的几种信号频谱校正方法,并采取一种新型的信号频谱校正方法即全相位傅里叶变换方法实现对信号频谱的准确校正,对此种方法进行分析。由于采用了全相位处理方法,加快了单音信号的旁瓣谱线的下降速度,在信号主谱线范围内,信号相位几乎不变,提升了信号测量的准确度。最后,对整体电路的的输出采样进行了校正,得到信号的最终输出。
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