[发明专利]一种无线能量传输系统的E类功率放大器的设计方法

权利要求书

1.一种无线能量传输系统的E类功率放大器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

在史密斯图中放置参考线来确定负载的阻抗R₁转换的目标位置；

然后通过构建阻抗转换网络使得负载变化线与参考线匹配进而确定所述阻抗转换网络中的电抗；

将传统功率放大器级联到所述阻抗转换网络中得到电流模式和电压模式下的E类功率放大器。

2.根据权利要求1所述的无线能量传输系统的E类功率放大器的设计方法，其特征在于，所述确定负载转换的目标位置步骤具体包括：

分别将传统功放、电流模式和电压模式的三类不同的E类功放的史密斯图中的参考线放于高效率区域内，使得参考线仅与每个功率轮廓相交一次，分别得到对应E类功放下的负载的阻抗R₁。

3.根据权利要求1所述的无线能量传输系统的E类功率放大器的设计方法，其特征在于：所述然后通过构建阻抗转换网络将负载转换至预期位置的步骤包括：确定负载的阻抗R₁后通过改变所述阻抗网络的电抗值使得负载变化曲线匹配参考线。

4.根据权利要求1所述的无线能量传输系统的E类功率放大器的设计方法，其特征在于：通过公式(1)和公式(2)确定所述阻抗转换网络的参数；

其中，Z₀是所述E类功率放大器的特性阻抗，Γ_Z的实部real(Γ_Z)和图像部分imag(Γ_Z)是X₁，X₂，X₃和R₁的函数，Z_in为输入阻抗，X₁，X₂，X₃均为阻抗转换网络中的电抗。

5.根据权利要求4所述的无线能量传输系统的E类功率放大器的设计方法，其特征在于：当所述E类功率放大器的操作模式为电流模式时，通过公式(3)、(4)、(5)、(6)和(8)来优化X₁，X₂，X₃；

Γ_i＝k·Γ_r+bΓ_r∈(m,n) (3)

k·f₁(X₁,X₂,X₃,R_l)+b→f₂(X₁,X₂,X₃,R_l) (4)

f₁(X₁,X₂,X₃,R_l)∈(m,n)for any R₁∈(5,100) (5)

f₂(X₁,X₂,X₃,R_l1)＞f₂(X₁,X₂,X₃,R_l2)for R_l1<R_l2 (6)

X₁＜0，X₂＞0，X₃＜0 (8)

其中，k，b，m和n是常数，直接从史密斯图中获得，Γ_i为Γ_Z的图像部分，Γ_r为Γ_Z的实部，Rl、Rl1、Rl2均为负载变量，且Rl1和Rl2是对应的Rl在5到100欧姆区间内的不同取值。