功率放大器热分流结构的设计与研究开题报告

1. 研究目的与意义

功率放大器，简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载。其利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。通常由3部分组成：前置放大器、驱动放大器、末级功率放大器。无论在全球移动通信系统、第三代移动通信系统、无线局域网等民用领域，还是在雷达、电子战、导航等军用领域，射频功率放大器作为这些系统中的前端器件，对其低耗、高效、体积小的要求迅速增加。众所周知，功率放大器是射频电路众多模块中功率损耗最大的，作为系统的核心和前端部分，它的效率将直接影响系统效率，因此效率问题成为现代功率放大器的研究热点。在大多数功率放大器中，功率损耗的主要是晶体管损耗，衬底散热环境以及电流电压造成的。现代通讯要求功率放大器能够提供大功率输出，并同时具有良好的线性与效率。然而对于功率管，由于其衬底散热系数效率低，大功率的输出使得晶体管的热效应增强，形成高温有源器件，此时晶体的性能发生退化，线性度与效率发生恶化，甚至在更高温的条件下，其可靠性都会受到影响，因此，为了得到高性能的功率放大器，应解决热效应的瓶颈效应。

现有技术中通常的做法即改善热环境以及降低热源，如放大器版图着手，优化热散环境，改善指间距，指长等手段获取均匀温度分布的功率单元，再者利用镇流电阻改变热电指间的负反馈作用，稳定电路。在一定功耗条件下能够获得低温的晶体管具有重要的意义，但是其热散效果不佳。因此，针对上述技术问题，改善放大器的线性度和效率，得到优异性能的高功率输出，有必要提出一种提高平均热扩散能力，减少热积累，降低温度的热分流结构，以得到高性能的放大器解决热效应的瓶颈效应。

合理的热分流结构的提出，意味着热效应瓶颈得到解决，减少热积累，降低温度。还能够保证晶体性能及寿命，增加其可靠性。从长远角度来看，无论是对人类的工业生产，还是日常生活，倡导节能环保等都具有重大意义。

2. 研究内容和预期目标

一．研究内容：

（1）了解射频功率放大器的工作状态，了解热源产生的原因；

（2）分析射频功放的温度与效率、线性度、输出功率等性能参数之间的关系，总结功放电路的热传导原理；

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

1. 查阅功率放大器和热分流相关的资料，对资料进行整理和研究；

2. 建立简化的功放模型；

3. 拟采用热分流结构，通过改善散热环境，增加散热路径，使得功放温度降低；

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   4. 参考文献

   [1]周静雷，王源. comsol multiphysics在微型扬声器热效应分析中的应用[j].电子测量技术，2016,39（2）29-32

   [2]吴杰. gan hemt器件自热效应研究及其优化[d].电子科技大学，2014

   [3]田婷，孙晓红，一种采用热分流技术的30w大功率输出的北斗功放模组，第八届中国微纳电子技术交流与学术研讨会[c]，2015.8.1-2015.8.3

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   5. 计划与进度安排

   (1)2022.2.20-2022.2.26 图书馆查阅资料；

   (2)2022.2.27-2022.3.5 网上查阅资料；

   (3)2022.3.6-2022.3.12 完成开题报告；

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