开关变换器和线性放大器并联组合结构包络线跟踪电源的研究开题报告
2020-05-28 06:59:07
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文 献 综 述
一.课题研究背景及意义
随着移动通信网络规模的日益扩大,频率资源变得更严峻。用来满足移动多媒体业务发展需求的通信速率太慢。根据相关研究数据表明,在一个普通手机基站中,功率放大器占用其中50%的功率使用量,而它在恒压供电时效率仅为15%左右。考虑到移动通信系统中基站和功率放大器的体量相当庞大,这部分的功率损耗由于累积效应将会产生巨大的能源浪费。现代移动通信已经广泛采用非恒定包络的数字调制方式,即为功率放大器的射频输入信号的幅值是不断变化的,此时仍采用恒定电压为功率放大器供电,那么恒定电压和射频信号包络线幅值之间会存在一个电压差,这部分电压差将会加在功率放大器内部处于线性工作状态的功率器件上,当存在负载电流流过时就会产生显著的功率损耗。包络线跟踪技术即为功率放大器提供可变幅值的供电电压,使其跟随射频输入信号包络线的变化而产生变化。这样,功率放大器就可以始终工作在效率最大点附近。因此,包络线跟踪电源的研究对于节约能源以及减少温室气体排放具有重要的现实意义。由于包络线跟踪电源需满足高效率、高带宽、高跟踪线性度等要求,因此其设计面临着严峻挑战。为了加快数据传输速率,现代无线通信采用一些复杂的调节。本文提出了基于并联开关线性复合包络跟踪的研究供电。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
为了同时满足高效率和高跟踪线性度的要求,可采用开关线性组合结构来构成et电源。讨论线性放大器和开关变换器的具体组合方式,判断得到电压型输出的开关线性并联结构以及开关线性串联结构适用于构成et电源。通过分析开关变换器pwm工作时的产生的边带效应和多频域控制模型,判断得出开关变换器的高带宽设计面临着的主要问题是所需的开关频率过高,而实际电路中开关管的开关速度往往难以满足其要求。为此,设计提高系统跟踪带宽同时降低所需要的开关频率的控制方法和电路结构,提出采用串入阻断二极管的多电平开关切换的结构来拟合输出电压的方案以及多幅值电流源拟合输出电流的方案,它们分别适于开关线性串联结构和开关线性并联结构et电源中的开关变换器的设计。在此基础上,为了适应对线性放大器的不同要求,讨论了线性放大器的拓扑选择。
开关线性并联结构et电源采用的是电压型输出的ab类线性放大器以及电流型输出的同步整流buck变换器来并联。其中,线性放大器控制着et电源的输出电压,buck变换器提供了绝大部分的负载电流。通过推导线性放大器的输出电流表达式不难发现,当跟踪信号频率处的环路增益不足够大时,线性放大器的输出电流将会受到输出电压的影响导致包含较大幅值的基波量,这将大大降低系统效率。为此,提出了一种输出电压全前馈方法,可完全消除输出电压对线性放大器输出电流的影响,从而大幅减小线性放大器输出电流中的基波电流成分,进而提高et电源的效率。设计了一台et电源原理样机进行实验验证,实验结果证明了所提出方法的可行性和有效性。
该题目的重点是通过查阅并广泛阅读大量中外文献资料了解包络线跟踪电源的基本结构、工作原理、以及研究现状和发展趋势。难点是建立控制方法模型,设计变换器的、参数并进行仿真分析。具体内容和要求如下: