專用高頻E類功率放大器的研究

　　1.引言

　　隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，功率放大器作為發(fā)射機(jī)最重要的部分之一，它的性能好壞直接影響著整個通信系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，而功率放大器性能好壞的判決和芯 片檢測有關(guān)。本文介紹了一款E類功率放大芯片性能測試電路的設(shè)計，簡介了檢測中用到的實驗設(shè)備、器材，并給測試電路加上各種測試信號后觀察顯示結(jié)果，對輸出結(jié)果進(jìn)行分析從而判定芯片是否合格。

　　2.E類功率放大器原理

　　射頻功率放大器是將直流信號轉(zhuǎn)變?yōu)樯漕l信號的功率器件，衡量一個射頻放大器性能的主要參數(shù)有：最大輸出功率、效率、線性度、增益等等。功率放大器可 以劃分為幾類，這取決于它們是寬帶還是窄帶、它們的目的是為了線性工作還是恒包絡(luò)工作。線性功率放大器有四種類型：A、B、AB、C，它們的主要差別在于 偏置情況的不同，這幾類傳統(tǒng)的功率放大器具有較高的線性度，但效率較低。開關(guān)模式功率放大器主要有D、E、F三類，這幾類功率放大器中晶體管等效為受輸入電壓控制的開關(guān)，開關(guān)導(dǎo)通時有電流經(jīng)過，若保證管子飽和導(dǎo)通，其導(dǎo)通電阻很小，開關(guān)兩端的電壓很小，甚至趨近于零;開關(guān)斷開時，電流為零。因此，晶體管的 耗散功率很小，從而提高了放大器的效率。

　　開關(guān)模式功率放大器中的E類放大器采用高階電抗網(wǎng)絡(luò)提供足夠的自由度來改變開關(guān)電壓的波形，使它在開關(guān)導(dǎo)通時的值和斜率均為零，從而降低了開關(guān)的損耗，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　在圖1中，一個串聯(lián)調(diào)諧L2C2電路將漏極與負(fù)載相連，一個旁路電容C接地。該旁路電容由晶體管寄生電容和另一個電容C1組成（該電容的作用是，當(dāng) 漏極存在電壓時，確保晶體管中無電流通過）。要達(dá)到最佳性能，當(dāng)器件導(dǎo)通（并開始產(chǎn)生電流）時不僅其漏電壓必須為零，漏電壓斜率也必須為零。這樣可保證來 自旁路電容的電流為零，從而也保證晶體管導(dǎo)通時漏電流為零。由于轉(zhuǎn)換中的漏、源電壓及漏電流均為零，因此該器件的功耗可忽略不計。

　　盡管E類放大器的效率從理論上可達(dá)到100%，但因抑制諧波需要較高的Q值，從而限制了其效率，這使漏電壓值低至0V，并且與時間的斜率為零。

　　3.高頻E類功率放大器測試電路設(shè)計

　　為了對高頻E類功率放大器進(jìn)行測試，我們設(shè)計的測試電路原理圖結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，從圖中可以看出原理圖主要由主體芯片和它外圍模塊電路組成，其中外 圍電路有GSM（頻段位于800MHz的信號）信號輸入模塊、DCS（頻段位于1800MHz的信號）信號輸入模塊、電源模塊和信號輸出模塊。