基于諧波抑制的小型化高效率功率放大器設計
2023年電子技術應用第2期
劉天韻，劉少斌
南京航空航天大學 電子信息工程學院，江蘇 南京 211100
摘要： 針對傳統VHF波段功率放大器存在的體積大、效率低、諧波干擾嚴重等問題，利用集總參數元件設計了一款工作于該波段的小型化、高功率、高效率功率放大器。通過在功率放大器的輸出匹配電路中引入多級LC諧振網絡，實現了對諧波分量的有效抑制，提高了功率放大器的線性度和效率，也改善了電磁兼容性。實物測試結果表明，該功率放大器的飽和輸出功率約為44.9 dBm，飽和功率增益為14 dB，功率附加效率為62%，性能優良，具有較好的實際工程應用價值，可廣泛應用于航空、航天等領域。
中圖分類號：TN92
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223374
中文引用格式： 劉天韻，劉少斌. 基于諧波抑制的小型化高效率功率放大器設計[J]. 電子技術應用，2023，49(2)：97-101.
英文引用格式： Liu Tianyun，Liu Shaobin. Design of miniaturized high efficiency power amplifier based on harmonic suppression[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(2)：97-101.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223374
中文引用格式： 劉天韻，劉少斌. 基于諧波抑制的小型化高效率功率放大器設計[J]. 電子技術應用，2023，49(2)：97-101.
英文引用格式： Liu Tianyun，Liu Shaobin. Design of miniaturized high efficiency power amplifier based on harmonic suppression[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(2)：97-101.
Design of miniaturized high efficiency power amplifier based on harmonic suppression
Liu Tianyun，Liu Shaobin
College of Electronic and Information Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 211100， China
Abstract： To overcome conventional VHF power amplifiers′ shortcomings of bulky size, low efficiency, and EM interferences due to output harmonics, a miniaturized, high power and high efficiency power amplifier working in VHF band is designed by using lumped parameter elements in this paper. In this work, multiple series LC resonators are introduced into the output matching circuit of the power amplifier, with effectively suppressed harmonic components, improved linearity and efficiency, as well as improved electromagnetic compatibility of the power amplifier. Finally, the physical test results show that the saturated output power of the power amplifier is about 44.9 dBm, the saturated power gain is 14 dB, and the power added efficiency is 62%. With its excellent performance, it has good practical engineering application value and can be widely used in aviation, aerospace and other fields.
Key words : power amplifier；harmonic suppression；high efficiency；miniaturization；VHF band
0 引言
隨著無線通信技術的迅速發展，對于無線通信設備的相關設計要求也越來越高。功率放大器通常位于發射機的最末級，作為射頻傳輸系統中平均能耗最大的模塊之一，其增益、功率、效率等性能參數已經成為了能從很大程度上直接反映系統整體性能的關鍵性指標[1]。
如今，國際上對于高頻、高集成化功率放大電路的研究越發火熱，然而在較低頻段下卻缺乏簡單而又性能優良的設計方案。對于VHF波段的信號，由于受到波長的影響，在該波段內傳統的分布式參數電路往往體積龐大，不利于小型化設計；同時，因信號頻率較低，功率放大器又多工作在飽和狀態，功放的非線性特性將會引入大量的諧波分量，且該波段內諧波的頻率分布十分密集，不僅會造成基波信號能量的流失，功率較大的諧波信號也會在各系統間形成強烈的電磁干擾。本文提出了一種VHF波段小型化、高功率、高效率、高諧波抑制功率放大器，利用集總參數元件進行設計，大幅減小了模塊的整體電路面積，同時利用多級LC諧振網絡，增加對諧波分量的抑制，進一步提高了功率放大器的效率[2]。
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作者信息：
劉天韻，劉少斌
（南京航空航天大學 電子信息工程學院，江蘇 南京 211100）
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