基于单片机的D类射频功率放大器研究

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基于单片机的D类射频功率放大器研究

[摘要]为了进一步提高高频功率放大器的输出功率和效率,提出了借助单片机及cpld分频产生射频载波信号,并用双电源D类高频功率放大器作为功放的方法.从D类放大器的基本原理出发,对系统的工作原理进行了分析,并对系统进行仿真实验.实验表明,该方法提高了信号的传输效率,降低了信号失真并且避免了信号的相互干扰.对D类功放进行的改进,可以极大地提高高频功率放大器的输出功率和效率,同时高频载波信号分频的问题也得到了很好的解决.
& C# b( R6 |- R" `5 m% V: n7 a/ m' l[关键词]单片机; CPLD; D类功率放大器;分频


移动设备受电池容量、散热、体积的限制，对射频功率放大器要求高效节能,发热量少,体积小,便于集成.普通功放发热量大,不易解决散热问题.而D类放大器由于工作在开关状态，作为控制元件的晶体管本身消耗功率较低，功放的效率就高，可达90%以上，因此能极大地降低能源损耗，减小放大器体积.近几年，工业控制上快速低电压控制大电流的高频开关管也已用得很普遍，该管开关特性、导通饱和压降和截止漏电流特性都大大改善，应用到射频开关放大器上，能大大提高其可靠性和保真度.故D类放大器在便携式设备上的应用具有很大的优势，受到许多开发商的青睐1.
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' ?& E7 ]( [2 ?9 t9 D1 D类功率放大器的工作原理

2 K/ b& D7 N4 u  fD类放大器的电路工作方式为开关状态,其原理如图1所示,输人部分为射频方波信号,该信号是由线路通过高频变压器,使高频开关管获得反向的方波激励电压,此方波信号为分频之后的信号，两个开关反相联接,实际上构成推挽状态,起到开关作用控制与电源串联的负载回路( RL ),连接正电源的开关是NPN型高频开关管,连接负电源的开关是PNP型高频开关管[2].激励电压用脉冲信号,但必须足够大,使晶体管迅速进人饱和状态.本系统用到了双电源,这是对基本D类放大器的改进,能够提高输出功率和效率。

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