Mikrowellentechnik Klasse J

Fachhochschule Aachen
University of Applied Sciences
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Master Nachrichtentechnik
Mikrowellentechnik
Klasse J-Verstärker
Aachen, den 24.01.2011
Klasse J-­‐Betrieb Beim Klasse J-­‐Betrieb wird unter Ausnutzung der zweiten Harmonischen der Spannungsverlauf am Drain-­‐Kontakt so verzerrt, dass die Verlustleistung am Transistor reduziert wird. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad der Verstärkerschaltung erhöht. Üblich ist dabei die Verwendung von Transistoren, die in LDMOS-­‐Technologie gefertigt wurden. Im Klasse J-­‐Betrieb ist es möglich Wirkungsgrade von größer 70 % zu erzielen. In Abbildung 1 ist die in ADS aufgebaute Schaltung dargestellt. Dabei wurde die Ansteuerung des Verstärkers über einen Rechteckgenerator realisiert. Abbildung 1 Der am Verstärker vorhandene Serienschwingkreis ist auf die Nutzfrequenz ausgelegt. Für eine hohe Güte ist dabei die Kapazität möglichst klein zu wählen. Das Eingangssignal ist in Abbildung 2 dargestellt. Man sieht, dass das Signal nur aus den ersten sechs Harmonischen simuliert worden ist. Die Amplitude des Signals variiert zwischen 0 Volt und 4 Volt. Abbildung 2 Abbildung 3 zeigt das gefilterte Ausgangssignal sowie Abbildung 4 das Ausgangsspektrum. Hier ist zu sehen dass die zweite Harmonische mit ca. 30 dB stark unterdrückt ist. Die weiteren Harmonischen sind mit fast 50 dB Abstand nahezu nicht vorhanden. Außerdem kann man den Abbildungen eine Verstärkung von etwa 22 dB entnehmen. Abbildung 3 Abbildung 4 Die Drain-­‐Spannung und das daraus resultierende Spektrum sind in den Abbildungen 5 und 6 gezeigt. An dem Spannungsverlauf sieht man einen weiten Bereich mit niedrigem und konstantem Spannungswert. Durch diese Verzerrung wird die Verlustleistung gering gehalten. Weiterhin ist an dem Spektrum, der vorhandene Gleichanteil sowie ein Oberwellenabstand von gerademal 7 dB, zu erkennen. Abbildung 5 Abbildung 6 Abbildung 7 zeigt den erzielten Wirkungsgrad (Power Added Efficiency) der Aufgebauten Verstärkerschaltung. Abbildung 7