专用高频E类功率放大器的研究

　　1.引言

　　随着无线通信技术的发展，功率放大器作为发射机最重要的部分之一，它的性能好坏直接影响着整个通信系统的性能优劣，而功率放大器性能好坏的判决和芯 片检测有关。本文介绍了一款E类功率放大芯片性能测试电路的设计，简介了检测中用到的实验设备、器材，并给测试电路加上各种测试信号后观察显示结果，对输出结果进行分析从而判定芯片是否合格。

　　2.E类功率放大器原理

　　射频功率放大器是将直流信号转变为射频信号的功率器件，衡量一个射频放大器性能的主要参数有：最大输出功率、效率、线性度、增益等等。功率放大器可 以划分为几类，这取决于它们是宽带还是窄带、它们的目的是为了线性工作还是恒包络工作。线性功率放大器有四种类型：A、B、AB、C，它们的主要差别在于 偏置情况的不同，这几类传统的功率放大器具有较高的线性度，但效率较低。开关模式功率放大器主要有D、E、F三类，这几类功率放大器中晶体管等效为受输入电压控制的开关，开关导通时有电流经过，若保证管子饱和导通，其导通电阻很小，开关两端的电压很小，甚至趋近于零;开关断开时，电流为零。因此，晶体管的 耗散功率很小，从而提高了放大器的效率。

　　开关模式功率放大器中的E类放大器采用高阶电抗网络提供足够的自由度来改变开关电压的波形，使它在开关导通时的值和斜率均为零，从而降低了开关的损耗，其结构如图1所示。

　　

　　在图1中，一个串联调谐L2C2电路将漏极与负载相连，一个旁路电容C接地。该旁路电容由晶体管寄生电容和另一个电容C1组成（该电容的作用是，当 漏极存在电压时，确保晶体管中无电流通过）。要达到最佳性能，当器件导通（并开始产生电流）时不仅其漏电压必须为零，漏电压斜率也必须为零。这样可保证来 自旁路电容的电流为零，从而也保证晶体管导通时漏电流为零。由于转换中的漏、源电压及漏电流均为零，因此该器件的功耗可忽略不计。

　　尽管E类放大器的效率从理论上可达到100%，但因抑制谐波需要较高的Q值，从而限制了其效率，这使漏电压值低至0V，并且与时间的斜率为零。

　　3.高频E类功率放大器测试电路设计

　　为了对高频E类功率放大器进行测试，我们设计的测试电路原理图结构图如图2所示，从图中可以看出原理图主要由主体芯片和它外围模块电路组成，其中外 围电路有GSM（频段位于800MHz的信号）信号输入模块、DCS（频段位于1800MHz的信号）信号输入模块、电源模块和信号输出模块。