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无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)作为一种新型的电能传输方式,具有安全可靠、灵活性高等特点,解决了传统导线输电在一些应用场合的不足。该技术在消费电子、植入式医疗设备和电动汽车等领域有着广泛应用,具有重大实用意义和经济价值。对磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetic Coupled Resonance WPT,MCR-WPT)技术的研究不仅需要从理论上对系统进行传输特性分析,而且还需要实验验证。在实验平台搭建中,功率放大器位于系统电源端,主要作用是将信号源输入的高频微小信号进行功率放大并稳定为整个系统提供能量,是必不可少的组成部分之一。同时,功率放大器的工作频率段、输出功率、效率以及增益平坦度等性能指标对整个MCR-WPT系统都有着重要影响。因此,本文首先从理论上对MCR-WPT技术进行了建模分析,然后重点对用于MCR-WPT系统的功率放大器进行研究与设计。 本文对MCR-WPT系统传输特性进行了探讨,基于电路互感理论模型对MCR-WPT系统进行了建模,推导出了系统输出功率Pout和传输效率η关系表达式,并具体分析了传输距离d、负载RL以及线圈品质因数Q对系统输出性能的影响,得到了输出功率Pout和传输效率η的变化曲线图。根据MCR-WPT技术特点和要求,确定了功率放大器的设计目标。基于射频功率放大器基础理论对功率放大器进行了研究与设计。针对功率放大器稳定性、增益平坦化以及宽频带匹配等问题,利用负反馈技术对电路稳定性进行了改善,并提高了增益平坦度;通过对同轴线变压器理论的研究,实现了宽频带的匹配电路设计。 基于功率放大器的设计与仿真,完成了样机制作,对直流静态工作点和输出性能进行了测试。测试结果表明,在2-30MHz工作频率段范围内,输入功率为31dBm时,功率放大器输出功率Pout大于51dBm,功率附加效率大于50%,功率增益大于20dB,增益平坦度小于1dB,符合设计要求,能用于MCP-WPT系统。