【摘 要】
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功率放大器（power amplifier,PA）在无线通讯系统中占有重要位置。在PA的理论方面,开关类PA存在以下不足:（1）E类PA设计过程忽略对输出波形的严格要求;并未将波形分析技术应用到E类PA的设计中;（2）“连续型PA”概念不能直接应用于E类PA带宽拓展的设计。在PA的应用方面,尽管Doherty PA（Doherty PA,DPA）在5G通信系统中应用广泛,但也面临巨大挑战:（1）D
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功率放大器（power amplifier,PA）在无线通讯系统中占有重要位置。在PA的理论方面,开关类PA存在以下不足:（1）E类PA设计过程忽略对输出波形的严格要求;并未将波形分析技术应用到E类PA的设计中;（2）“连续型PA”概念不能直接应用于E类PA带宽拓展的设计。在PA的应用方面,尽管Doherty PA（Doherty PA,DPA）在5G通信系统中应用广泛,但也面临巨大挑战:（1）DPA工作带宽问题;（2）DPA高回退范围问题。本论文针对上述问题,首先研究并提出了新谐波调谐（harmonic-tuned,HT）E类PA理论;其次,提出了广义阶乘因子理论用于新HTE类PA的带宽扩展;最后,将上述工作应用到DPA设计中,改善DPA的回退效率、回退范围和带宽三项指标。论文具体工作如下:1.新HTE类PA的理论研究。分析传统E类PA设计中应用波形分析技术的困难,提出一种旨在获得纯电抗形式谐波输出阻抗的新波形理论,所得输出波形与理想E类PA输出波形更加接近。该工作能够更方便的对E类PA进行HT设计。作为验证,论文采用CGH40010F,仿真和制作了一款新HTE类PA。测试表明:功率附加效率（Power-added efficiency,PAE）为67.7%,漏极效率（Drain efficiency,DE）为74%。2.宽带E类PA的理论研究。针对传统阶乘因子无法实现对新HTE类PA带宽拓展的问题,深入研究分析连续F、F-1、J类PA进行频带拓展的原因,提出了一种广义阶乘因子（α+βsin（θ+φ））,为实现宽带高效率PA设计提供了更大的自由度,也为实现新连续E类PA奠定了理论基础。作为验证,仿真、制作了一款新连续E类PA。测试表明:在2.5-3.6 GHz频带内,DE为54.6-66.9%。3.宽带高回退DPA的理论研究。基于上述工作,将新连续E类PA作为主功放、连续C-HT3类PA为辅助功放,采用一种改进型DPA设计结构,设计实现了一款DPA。测试表明:在3.0-3.8 GHz频带内,功率回退8 d B时,DE为37-46.5%增益为8.9-13.1 d B。论文工作对PA理论和应用有一定的参考价值。
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