学校代码10459学号或申请号201212171890密级
硕士学位论文
E类功率MOSFET射频振荡器的研究
作者姓名：袁倩
导师姓名：刘平
学科门类：理学
专业名称：无线电物理
培养院系：信息工程学院
完成时间：2015年5月
Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversity
forthedegreeofMaster
TheResearchofHighPowerMOSFETClassERF
Oscillator
ByQianYuan
Supervisor:Prof.PingLiu
Radiophysics
CollegeofInformationEngineering
May2015
摘要
I
摘要
大功率射频振荡器可以将直流能量转化为大功率射频能量，广泛应用于工业、医学、军事、科研等众多领域。射频功率振荡器作为构成射频功率电源的核心技术，应用在等离子激发、激光激发、医疗核磁共振、射频感应加热等众多方面。随着半导体技术的发展，产生了众多适用于功率电子技术的大功率、高频率的功率半导体器件，也随之推动了大功率射频振荡器固态化、高频化、高效率方向的发展。
功率放大器是射频功率振荡器的核心组成部分，主要完成能量的交互和积累，功率放大器的性能在一定程度上直接决定了射频功率振荡器的性能。E类功率放大器理想效率可达100%，将其用于射频功率振荡器可大大提高整体效率，并且具有元件少、体积小、成本低、重量轻等优点。本文设计和研究了一种以软开关E类功率放大器为核心的射频功率振荡器。
首先对E类射频功率振荡器的组成形式，E类射频功率放大器的结构、工作原理进行了分析。重点介绍了E类功率放大器的设计原理，从理论上分析了损耗的产生，并以此为基础设计制作了高效率的E类射频振荡器电路。振荡器工作在E类软开关状态，采用ARF461型MOSFET作为核心功率放大器件，要求工作频率为13.56MHz，输出功率100W，效率90%。然后通过ADS仿真软件对不同条件下的电路性能进行分析，针对存在的问题根据E类射频振荡器的原理进行电路的优化，对实物的制作具有指导作用。最后，根据现有条件对E类射频功率振荡器进行电路实验，进一步验证设计的可行性。通过对实验波形和实验中发现的问题的分析和探讨，为后续的研究工作的展开奠定了基础。
关键词：振荡器；射频；大功率；E类放大器；高效率；
abstract
II
Abstract
High-powerradiofrequency(RF)oscillatorcantransformDCpowerintohigh-powerRFenergy,whichiswidelyusedinindustrial,medical,military,scientificresearchandmanyotherfields.BeingacoretechnologyofRFpowersupply,RFoscillatorisusedinmanyaspectslikeplasmaexcitation,laserexcitation,medicalnuclearmagneticresonance(NMR),RFinductionheatingandsoon.
PoweramplifieristhecorecomponentofRFpoweroscillator.Itmainlycompletesthejobsofenergyinteractionandaccumulation.Toacertainextent,theperformanceofthepoweramplifierdirectlydeterminestheperformanceofRFpoweroscillator.TheidealefficiencyofclassEpoweramplifiercanreach100%.WhenusedforRFpoweroscillator,itcanimpro