基于谐波抑制的小型化高效率功率放大器设计
2023年电子技术应用第2期
刘天韵，刘少斌
南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 211100
摘要：针对传统VHF波段功率放大器存在的体积大、效率低、谐波干扰严重等问题，利用集总参数元件设计了一款工作于该波段的小型化、高功率、高效率功率放大器。通过在功率放大器的输出匹配电路中引入多级LC谐振网络，实现了对谐波分量的有效抑制，提高了功率放大器的线性度和效率，也改善了电磁兼容性。实物测试结果表明，该功率放大器的饱和输出功率约为44.9 dBm，饱和功率增益为14 dB，功率附加效率为62%，性能优良，具有较好的实际工程应用价值，可广泛应用于航空、航天等领域。
中图分类号：TN92
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223374
中文引用格式：刘天韵，刘少斌. 基于谐波抑制的小型化高效率功率放大器设计[J]. 电子技术应用，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.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223374
中文引用格式：刘天韵，刘少斌. 基于谐波抑制的小型化高效率功率放大器设计[J]. 电子技术应用，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
随着无线通信技术的迅速发展，对于无线通信设备的相关设计要求也越来越高。功率放大器通常位于发射机的最末级，作为射频传输系统中平均能耗最大的模块之一，其增益、功率、效率等性能参数已经成为了能从很大程度上直接反映系统整体性能的关键性指标[1]。
如今，国际上对于高频、高集成化功率放大电路的研究越发火热，然而在较低频段下却缺乏简单而又性能优良的设计方案。对于VHF波段的信号，由于受到波长的影响，在该波段内传统的分布式参数电路往往体积庞大，不利于小型化设计；同时，因信号频率较低，功率放大器又多工作在饱和状态，功放的非线性特性将会引入大量的谐波分量，且该波段内谐波的频率分布十分密集，不仅会造成基波信号能量的流失，功率较大的谐波信号也会在各系统间形成强烈的电磁干扰。本文提出了一种VHF波段小型化、高功率、高效率、高谐波抑制功率放大器，利用集总参数元件进行设计，大幅减小了模块的整体电路面积，同时利用多级LC谐振网络，增加对谐波分量的抑制，进一步提高了功率放大器的效率[2]。
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作者信息：
刘天韵，刘少斌
（南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 211100）
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