Arbeitspunktspannungsanpassung für Leistungsverstärker in Rundfunksendern

Der mittlere Wirkungsgrad von linearen Leistungsverstärkern ist aufgrund der Modulation des Hochfrequenzsignals und der veränderlichen Sendeleistung deutlich geringer als der maximale Wirkungsgrad. Die dynamische Anpassung des Arbeitspunktes des Leistungsverstärkers ist eine Möglichkeit, der Verschlechterung des Wirkungsgrades effektiv entgegenzuwirken. Diese Arbeit befasst sich mit der Analyse, dem Entwurf und der Erprobung eines DVB- T-Transmitters mit hochdynamischer Arbeitspunktspannungsanpassung. Das System wird theoretisch analysiert, und der Entwurf sowie die Erprobung des Leistungsverstärkers und weiterer Komponenten werden beschrieben. Die theoretische Untersuchung des Systemgewinns zeigt, dass die Verlustleistung etwa halbiert werden kann. Für den Entwurf des Leistungsverstärkers wird ein strukturiertes Entwurfsverfahren entwickelt, und es werden zwei Optimierungsziele verfolgt. Einerseits wird die Großsignalbandbreite mit Hilfe eines Dual-Band-Impedanztransformationsnetzwerkes und andererseits der Wirkungsgrad durch Entwicklung eines differentiellen Spartransformators optimiert. Beide Entwürfe werden durch Messungen validiert. Der Leistungsverstärker mit Spartransformator zeigt dabei bessere Eigenschaften. Für die Bereitstellung der Arbeitspunktspannung werden ein Tiefsetzstellerbasiertes und ein hybrides System betrachtet. Dies umfasst die theoretische Untersuchung und Optimierung des Systems und der verwendeten Gleitregimeregler. Die experimentelle Erprobung zeigt, dass das Tiefsetzsteller-basierte System mit einem Gewinn von 1.5 dem hybriden System überlegen ist. Dies entspricht eine Verringerung der Verluste um mehr als 33%. Eine weitere Verbesserungsmöglichkeit des Systems durch Kombination des Tiefsetzsteller-basierten und des hybriden Systems wird aufgezeigt.