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Abstrakt in Englisch

The average efficiency of linear power amplifiers is significantly reduced compared to its maximum efficiency due to the modulation of the radio frequency signal and due to the variable transmit power. The dynamic operating point adjustment of the power amplifier is an effective method to reduce the drop in efficiency. This work deals with the analysis, the design and the experimental results of a DVB-T transmitter with highly dynamic operating point voltage adjustment. The system is theoretically analysed. Moreover, the design and the experimental results of the power amplifier and further components are described. The theoretical investigations reveal that the losses can be reduced to approximatly one half. A structured design method for power amplifiers is depicted and two optimization goals are pursued. On the one hand the large signal bandwidth is maximized by the use of a dual-band impedance transformation network, on the other hand the efficiency is optimized by the development of a differential autotransformer, which is also called single-coil transformer. Measurements validate the designs. Overall, the autotransformer power amplifier exhibits better performance. A buck-based and a hybrid system are investigated for the operating point voltage generation. This includes theoretical studies as well as the optimization of the system and the used sliding mode controllers. By measurements, it is shown that the buck-based system is superior to the hybrid system. The buckbased system achieves a system gain of 1.5. This corresponds to a reduction of the losses by more than 33%. A possible further improvement of the system is a combination of the buckbased system and the hybrid system. This is shown as an outlook.

Abstrakt in Deutsch

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.