Beschreibung
Die Digitalisierung der analogen HF Signalverarbeitungskette, die nötig ist um flexible und kostengünstige Sendesysteme (Stichwort „Software Defined Radio, SDR”) zu realisieren, ist beim Leistungsverstärker angelangt.
Der Schaltbetrieb von HF Leistungsverstärkern wird zur Effizienzoptimierung angewandt, indem die verlustbehaftete Überlappung von Strom und Spannung am Transistor vermieden wird. Des Weiteren ermöglicht der Schaltbetrieb eine digitale Ansteuerung des Verstärkers. Der differentielle (auch: Gegentakt-) Betrieb wird zur Erhöhung der Bandbreite von Verstärkern verwendet und nutzt die inhärente Terminierung geradzahliger Harmonischer durch einen symmetrischen Aufbau. Diese Arbeit behandelt den differentiellen Schaltbetrieb um Leistungsverstärker zu ermöglichen, die gleichzeitig effizient sind und eine hohe Bandbreite aufweisen. Am Beispiel eines stromgesteuerten Klasse-D-Verstärkers (Current Mode Class-D, CMCD) werden die nötigen harmonischen Impedanzen des Ausgangsnetzwerkes im Gleich- und im Gegentakt aus den idealen Strom- und Spannungsverläufen abgeleitet. Um die nötigen Ausgangsimpedanzen über eine große Bandbreite implementieren zu können, werden optimierte Breitbandfilter sowie planare Baluns vorgestellt.
Anschließend werden verschiedene Prototypen von differentiellen HF Schaltverstärkern präsentiert. Des Weiteren wird die Integration von Antennen als differentielle Last eines ebenfalls differentiellen Verstärkers untersucht und ein Prototyp eines Klasse-D-Verstärkers mit Dipolantenne (Stichwort: „Amplitenna”) vorgestellt.
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