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研究生:黃冠霖
研究生(外文):Kuan Lin Huang
論文名稱:高效率Doherty功率放大器具可調的主要與輔助放大器輸入功率比之研究
論文名稱(外文):Research of High Efficiency Doherty Power Amplifier with Adjustable Input Power Ratio of Main and Auxiliary Amplifiers
指導教授:江逸群江逸群引用關係
指導教授(外文):Y. C. Chiang
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電子工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
論文頁數:101
中文關鍵詞:新型轉換方向耦合器可調式功率比Doherty功率放大器不平衡輸入功率比Doherty功率放大器
外文關鍵詞:TRDAdjustable power ratioDoherty power amplifieruneven power ratio Doherty power amplifier
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目錄
論文延後公開申請書
指導教授推薦書
口試委員會審定書
誌謝 -iii-
中文摘要 -iv-
英文摘要 -vi-
目錄 -viii-
圖目錄 -xii-
表目錄 -xvi-

第一章 緒論 -1-
1.1 研究背景及動機 -1-
1.2 論文架構 -2-

第二章 功率放大器設計 -4-
2.1 功率放大器簡介 -4-
2.2 功率放大器分類別 -5-
2.2.1 不同類型功率放大器性能比較 -6-
2.3 功率放大器效能參數介紹 -7-
2.3.1 輸出功率及1-dB增益壓縮點 -7-
2.3.2 三階交互調變失真 -8-
2.3.3增益 -10-
2.3.4效能 -10-
2.3.5功率回退 -11-
2.3.6鄰近通道功率比 -12-
2.3.7誤差向量幅度 -12-
2.4 功率放大器基本設計介紹 -13-
2.4.1功率放大器匹配設計 -14-
2.4.2 穩定度 -19-
2.5 功率放大器實作與量測 -20-
2.5.1 實作設計 -20-
2.5.2 模擬與量測 -23-
2.6 結果與討論 -28-

第三章 新型可調式轉換方向耦合器 -29-
3.1 簡介 -29-
3.2 新型轉換方向耦合器 -29-
3.2.1 轉換方向耦合器推導 -29-
3.2.2 模擬數據 -32-
3.3 新型可調式轉向耦合器 -35-
3.3.1可調式轉向耦合器設計與推導 -36-
3.3.2 模擬與量測 -43-
3.4 結果與討論 -49-

第四章 可調式輸入功率Doherty功率放大器 -50-
4.1 Doherty功率放大器簡介 -50-
4.1.1 低功率工作模式 -52-
4.1.2 中功率工作模式 -53-
4.1.3 高功率工作模式 -53-
4.2新型可調式輸入功率比Doherty功率放大器 -54-
4.2.1新型Doherty功率放大器設計 -54-
4.2.2模擬與量測 -58-
4.3自動可調式輸入功率比Doherty功率放大器 -63-
4.3.1自動控制偏壓電路設計 -64-
4.3.2實作與量測 -67-
4.4 結果與討論 -74-


第五章 結論 -75-
參考文獻 -77-
附錄 -81-

圖目錄
圖2.1 偏壓點與導通角關係圖 -6-
圖2.2 1-dB增益壓縮點 -8-
圖2.3 三階截止點 -9-
圖2.4 功率回退技術 -11-
圖2.5 EVM示意圖 -13-
圖2.6 功率放大器電路佈置圖 -13-
圖2.7 L型匹配八種可能的電路圖 -15-
圖2.8 模擬匹配史密斯圖 -16-
圖2.9等效電流源 與其輸出阻抗 -17-
圖2.10最大偏壓對應最大電流 -18-
圖2.11增益匹配與功率匹配比較圖 -19-
圖2.12穩定電路架構圖 -20-
圖2.13功率放大器基本架構圖 -21-
圖2.14 (a)AB類輸出功率與輸入功率模擬比較圖 -22-
圖2.14 (b)B類輸出功率與輸入功率模擬比較圖 -22-
圖2.15 AB類輸入功率對輸出功率模擬圖 -24-
圖2.16 AB類輸出功率對增益及效率模擬圖 -24-
圖2.17 B類輸入功率對輸出功率模擬圖 -25-
圖2.18 B類輸出功率對增益及效率模擬圖 -25-
圖2.19功率放大器實作電路圖 -26-
圖2.20 AB類輸入功率對輸出功率量測圖 -26-
圖2.21 AB類輸出功率對增益及效率量測圖 -27-
圖2.22 B類輸入功率對輸出功率量測圖 -27-
圖2.23 B類輸出功率對增益及效率量測圖 -28-
圖3.1 TRD結構單元等效電路 -30-
圖3.2 週期單元等效電路 -30-
圖3.3 (a)傳統四埠方向耦合器 -32-
圖3.3 (b)改良型四埠方向耦合器 -32-
圖3.4 TRD電路示意圖 -33-
圖3.5 反射係數與隔離度模擬結果圖 -33-
圖3.6 耦合係數與傳輸係數模擬結果圖 -34-
圖3.7 相位差模擬結果圖 -34-
圖3.8 TRD兩側加上電納圖 -36-
圖3.9 奇偶模子電路圖 -37-
圖3.10 Гoo、Гeo相似部分圖 -38-
圖3.11可變電容之阻抗變化圖 -41-
圖3.12並聯共振後之阻抗變化圖 -41-
圖3.13等效電納值變化及電路圖 -42-
圖3.14可變電容偏壓對等效電納值圖 -43-
圖3.15新型可調式轉換方向耦合器電路架構圖 -44-
圖3.16可變電容偏壓對S參數圖 -45-
圖3.17可變電容偏壓對相位差圖 -45-
圖3.18可調式轉向耦合器實作電路圖 -46-
圖3.19 S11與S41之S參數實際量測圖 -47-
圖3.20 S21與S31之S參數實際量測圖 -48-
圖3.21 S21與S31之相位差實際量測圖 -48-
圖3.22 S21與S31之輸入功率實際量測圖 -49-
圖4.1 Doherty功率放大器架構圖 -51-
圖4.2 新型Doherty功率放大器電路架構圖 -55-
圖4.3 主輔放大器輸出阻抗轉換圖 -56-
圖4.4 新型可調式Doherty功率放大器Layout圖 -58-
圖4.5 不同輸入功率比之輸出功率模擬圖 -60-
圖4.6 不同輸入功率比之增益與效率模擬圖 -60-
圖4.7 新型Doherty功率放大器實作電路圖 -61-
圖4.8 不同輸入功率比之輸出功率量測圖 -62-
圖4.9 不同輸入功率比之增益與效率量測圖 -63-
圖4.10自動可調式功率比Doherty功率放大器電路架構圖 -64-
圖4.11隔離埠輸出功率對輸入功率圖 -66-
圖4.12自動控制偏壓電路圖 -66-
圖4.13自動控制偏壓實作電路圖 -67-
圖4.14輸入功率對輸出偏壓圖 -68-
圖4.15自動可調式功率比Doherty功率放大器實作電路圖 -69-
圖4.16改變Vp對效率量測圖 -69-
圖4.17自動調變功率比之輸出功率量測圖 -70-
圖4.18高功率之輸出功率量測圖 -70-
圖4.19自動調變功率比之增益及效率量測圖 -71-
圖4.20高功率之增益及效率量測圖 -71-
圖4.21自動調變功率比之EVM量測圖 -73-
圖4.22自動調變功率比之量測星座圖 -73-
圖4.23自動調變功率比之ACPR量測圖 -73-

表目錄
表2.1 各類功率放大器性能比較 -6-
表3.1 各初始耦合係數下,B及S參數表 -40-
表4.1  Doherty功率放大器文獻比較表 -74-

參考文獻

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[20] X. Q. Chen, Y. C. Guo, and X. W. Shi,” A High Linearity and Effciency Doherty Power Amplifier for Retrodirective Communication,” PIERS ONLINE, VOL. 4, NO. 2, pp151-156, 2008


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