Исследование и разработка ключевых усилителей мощности для высокоэффективного СЧ передатчика цифрового радиовещания

• Автор: Алипов, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СПИСОК АББРЕВИАТУР
1. КЛЮЧЕВЫЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ
1.1. Вводные замечания
1.2. Схемы ключевых усилителей мощности
1.2.1. Общие замечания
1.2.2. УМ класса Б с резистивной нагрузкой
1.2.3. УМ класса Б с фильтровой нагрузкой
1.2.4. Ключевые УМ классов Б и Еи
1.2.5. УМ класса Е
1.2.6. УМ с формами колебаний, обратными классу Е
. 1.2.7. УМ класса ОБ с фильтровой нагрузкой
1.2.8. УМ класса ИЕ с резистивной нагрузкой
1.2.9. УМ класса ЕБ
1.3. Новая классификация ключевых усилителей мощности
1.4. Выводы
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЕЙ КЛАССОВ БЕ И ОЕ
2.1. Вводные замечания
2.2. Модель МДП-транзистора
2.3. Временные зависимости токов и напряжений в выходной цепи
2.4. Параметры режима работы усилителей
2.4.1. Нормированные параметры формирующего контура
2.4.2. Коэффициенты разложения импульсов напряжения и тока в ряд Фурье
2.4.3. Относительная мощность первой гармоники в нагрузке
2.4.4. Определение длительности интервала недокрытия
2.5. Энергетические характеристики выходной цепи
2.5.1. КПД выходной цепи
2.5.2. Коэффициенты использования транзисторов
2.5.3. Сравнительная оценка частотно-мощностных свойств усилителей
2.5.4. Частотные ограничения, обусловленные возрастанием максимального
и среднеквадратического тока стока
2.6. Порядок расчета выходной цепи усилителей
2.7. Входные цепи усилителей

2.7.1. Требования к входной цепи
2.7.2. Возбуждение прямоугольными импульсами напряжения
2.7.3. Возбуждение гармоническим напряжением
2.8. Выводы
3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ КЛАССОВ БЕ И БЕ
3.1. Вводные замечания
3.2. Моделирование работы усилителей классов РЕ и БЕ в режиме ПННТ
3.3. Моделирование работы усилителей классов ЬЕ и БЕ в диапазоне частот
3.4. Исследование нагрузочных характеристик усилителей классов РЕ и БЕ
3.5. Исследование модуляционных характеристик усилителей классов РЕ и ЭЕ
3.6. Выводы
4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЧ ПЕРЕДАТЧИКА ЦИФРОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ С УСИЛИТЕЛЕМ КЛАССА РЕ В ОКОНЕЧНОМ КАСКАДЕ
4.1. Вводные замечания
4.2. Усилитель мощности передатчика
4.2.1. Выбор и расчет УМ
4.2.2. Коррекция неравномерности фазоамплитудной характеристики УМ :
4.2.3. Результаты моделирования УМ
4.3. Моделирование передатчика Кана
4.3.1. Модель передатчика
4.3.2. КПД передатчика
4.3.3. Качественные характеристики передатчика
4.4. Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
КЛАССА ЛЕ
5.1 Вводные замечания
5.2. Описание экспериментального макета
5.3. Расчет усилителя
5.4. Схема эксперимента
5.5. Компьютерная модель макета
5.6. Результаты эксперимента
5.6.1. Исследуемые характеристики
5.6.2. Работа УМ класса ЬЕ при расчетном недокрытии
5.6.3. Работа УМ класса ЬЕ с регулировкой смещения
5.6.4. Работа УМ класса Ь

5.6.5. Сравнение результатов эксперимента и моделирования
5.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Потери мощности в выходной цепи транзисторов, работающих
в ключевом режиме
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. SPICE-модель МДП-транзисторов фирмы
International Rectifier
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Метод Кана (метод раздельного усиления составляющих)
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Основные параметры транзисторов, используемых в работе
АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

нии постоянства выходной емкости транзистора [40], получим параметры режима практически такие же, как если бы анализ УМ проводился строго с учетом нелинейной зависимости этой емкости от напряжения сток-исток. Подобный прием позволяет существенно упростить анализ выходной цепи.
Подчеркнем, что такое упрощение модели транзистора не позволяет оценить влияние нелинейности выходных емкостей на работу УМ на уровне временных зависимостей токов и напряжений, но для проектирования усилителей точное знание этих зависимостей не требуется, а важны только значения интегральных параметров режима.
Определим то значение постоянной выходной емкости транзистора, которое следует использовать в рассматриваемой модели. На интервалах недокрытия напряжения на выходных емкостях изменяются на величину Еп = 2ЕСИ, где Еси - среднее значение напряжения сток-исток. Модуль заряда, который необходимо сообщить емкости для изменения напряжения на эту величину, определяется выражением
В случае постоянной выходной емкости |<3| = 2ЕсиСвых. Таким образом, напряжение на некоторой постоянной емкости Свых эфф изменится на 2Е0И при сообщении ей того же заряда, что и нелинейной емкости, если
Интеграл (2.2) определяет эффективное значение выходной емкости транзистора, которое следует использовать в модели транзистора при анализе рассматриваемых УМ. Он может быть рассчитан численно, если известен график СВых(еСи), приводимый обычно в спецификации на транзистор, или аналитически, если зависимость СВЬ1Х(еси) аппроксимирована некоторой функцией. Например, при аппроксимации (2.1) получим Свых эфф = л/2Се . Рассмотренный подход к определению СЕых эфф полностью подтверждается сравнением результатов, полученных в [40] и [110,111].
2.3. Временные зависимости токов и напряжений в выходной цепи
При анализе временных зависимостей токов и напряжений пренебрежем влиянием малых паразитных сопротивлений МДПТ гс, ги, гкан на их форму и заменим каждый транзистор параллельным соединением идеального ключа и выходной емкости, переходя от схем рис. 1.8,1.10 к эквивалентным схемам рис. 2.5. Здесь и далее полагаем используемые
2Е,
2Е.
(2.2)