Фазові характеристики підсилювача класу Е з різними вихідними ланками

Автор(и)

  • В.Г. Крижановський

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2020.3.202.20

Ключові слова:

фазочастотна характеристика, підсилювач класу Е, автогенератор класу Е, МОН транзистор, умови класу Е.

Анотація

Моделюванням та експериментально досліджено залежності зсуву фази від частоти у підсилювачах класу Е з класичною вихідною ланкою та вихідною ланкою з двократним виконанням умов класу Е на навантажувальний імпеданс. Аналітично розглянуто залежність зсуву фази на ключі в номінальному режимі. Досліджено зсув фаз на ключі у субоптимальному режимі роботи підсилювача класу Е, що виникає при зміні робочої частоти. Моделювання проведено методом гармонічного балансу на основі моделі ключа з урахуванням структури потужного польового транзистора – наявність вбудованого антипаралельного діоду, який змінює форму імпульсу напруги на ключі. Враховувались вхідна та перехідна ємності транзистора. Експериментальне вимірювання зсуву фаз проводилось на основі записаних оцифрованих форм напруги на вході та на виході ключа шляхом обчислення фаз перших гармонік напруги за допомогою швидкого перетворення Фурье. Встановлено залежність характеру зміни фази на виході ключа та підсилювача в цілому від виду навантажувальної ланки. Показаний зв’язок зсуву фази на ключі в залежності від годографу навантажувального імпедансу. Для ланки з двократним виконанням умов класу Е, що має петлю на годографі навантажувального імпедансу, залежність зсуву фази на ключі має екстремум, що потенційно надає можливість отримати однаковий зсув фаз на двох частотах робочого діапазону. Це дозволяє управляти фазочастотною характеристикою та груповим часом затримки підсилювача. Знання залежності зсуву фази від частоти дозволяє спростити умови визначення зсуву фази у колі зворотного зв’язку. Отримані результати будуть корисні для проєктування автогенераторів класу Е зі зміною частоти у широкому діапазоні.

Посилання

Крижановський В.Г., Макаров Д. Г., Чернов Д. В., Крижановський В. В. Автогенератори класу Е. ; за ред. В. Г. Крижановського / ДонНУ імені Василя Стуса. Вінниця : Нілан-ЛТД, 2017. 220 с.

Laskovski A. N., Yuce M. R. Class-E Oscillators as Wireless Power Transmitters for Biomedical Implants // 3rd Int. Symp. on Applied Sciences in Biomedical and Communication Technologies (ISABEL), 2010 Rome, 7-10 Nov. 2010. P. 1-5.

Ahmadi M. M., Salehi-Sirzar M. A Self-Tuned Class-E Power Oscillator // IEEE Transactions on Power Electronics. Vol. 34, Issue 5, May 2019, Page(s): 4434 – 4449.

Mikołajewski M. A self-oscillating h.f. power generator with a Class E resonant amplifier // Bulletin of The Polish Academy of Sciences Technical Sciences. 2013. V. 61, № 2. P. 527- 534

Apperley T., Nielsen J., Okoniewski M. A Class E/Fodd Power Oscillator Incorporating a Distributed Active Transformer // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Vol. 68, No. 6, June 2020. P. 2409-2418.

Ahmadi M. M. and Pezeshkpour S. A Self-Starting Class-E Power Oscillator with an Inverting Gate Driver // IEEE Transactions on Industrial Electronics, doi: 10.1109/TIE.2019.2949533.

Inaba T., Koizumi H., Class E/F3 Tuned Power Oscillator // IEEE Transactions on Power Electronics. 2018; Vol. 33, No. 2. pp. 1420-1427.

Kryzhanovskyi V. G. Class-E Self-Excited Oscillator with Expanded Tuning Bandwidth // Telecommunications and Radio Engineering. Vol. 73, 2014 Issue 15. P. 1387-1395.

Krizhanovskii V.G., Printsovskii V.A. Class-E microwave Oscillator // Radioelectronics and Communication Systems. 2006. Vol. 49, No. 11, pp. 30-35.

Krizhanovski V.G., Chernov D.V., Grebennikov Andrei Low-Voltage Class E/F3 High Frequency Oscillator // 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering. Lviv-Slavske, Ukraine 2018. P: 607 – 611.

Grebennikov A., Sokal N. O. and M. J. Franco. Switchmode RF and Microwave Power Amplifiers, 2nd ed. Orlando, FL, USA: Academic, 2012, 667 p.

Kazimierczuk M. K. RF Power Amplifiers. 2nd ed. 2015 John Wiley & Sons Ltd. 686 p.

Raab F. H. Suboptimum operation of class-E RF power amplifiers // Proc. RF Technology Expo '89, Santa Clara, CA, pp. 85 – 98, Feb. 14 – 16, 1989.

Hayati M., Abbasi H., Kazimierczuk M. K. Sekiya, H. Analysis and Study of the Duty Ratio Effects on the Class-EM Power Amplifier Including MOSFET Nonlinear Gate-to-Drain and Drain-to-Source Capacitances // IEEE Transactions on Power Electronics, 1-1. doi:10.1109/tpel.2018.2810218.

Nagashima T., Wei X., Tanaka H.-A., Sekiya H. Locking Range Derivations for Injection-Locked Class-E Oscillator Applying Phase Reduction Theory // IEEE Trans. on Circuits and Systems-I: Regular Papers, Vol. 61, No. 10, Oct. 2014, p. 2904-2911.

Ishizaki T., Ikeda H., Yoshikawa Y., Uwano T. Analysis of phase characteristics of a GaAs FET power amplifier for digital cellular portable telephones // Electronics and Communications in Japan (Part II: Electronics). V.77, No. 4, April 1994. P. 1-9.

Krizhanovski V., Krizhanovski V., Grebennikov A. Class E oscillator with two switchable frequencies // 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET – 2020). Lviv-Slavske, Ukraine, February 25 – 29, 2020.

Kazimierczuk M. K., Krizhanovski V. G., Rassokhina Ju. V., Chernov D. V., Class-E MOSFET Tuned Power Oscillator Design Procedure // IEEE Trans. On Circuits and Systems I. Regular Papers. V. 52, No. 6. June 2005.P.1138-1147.

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Статті