高效率Doherty功率放大器的研究与设计

针对目前第三代通信系统中OFDM信号的高峰均比特性,研究了高效率的Doherty功放结构.用ADS对Doherty功放和传统的AB类平衡放大器进行了仿真对比,然后对两者实物进行了测试,结果表明当Doherty功放在功率回退6 dB的情况下仍能维持37%的功率附加效率,此时三阶交调系数能达到-42 dBc,适用于第三代无...     

基于EFJ模式的宽带高效率Doherty功率放大器设计

将EFJ模式功率放大器应用于Doherty功率放大器的载波功率放大器,利用EFJ类功率放大器的阻抗特性改善了Doherty功率放大器的带宽。此外,还引入后谐波控制网络来提高Doherty功率放大器的效率。功放的输入匹配电路采用阶跃式阻抗匹配来进一步拓展工作带宽。使用CGH40010F GaN 晶体管设计并加工完成了一款宽带高效率Doherty功率放大器。测试结果显示,在3.2~3.7GHz 频段内,饱和输出功率达到43dBm,饱和漏极效率60%~72.5%,增益大于10dB。功率回退6dB时,漏极效率40%~48.5%。     

宽带Doherty功率放大器的理论和设计

从Doherty功率放大器的基本原理出发,导出Doherty功率放大器设计的关键参数α,并给出该参数同系统信号的峰均比、主峰管之间的功率比、功率放大器阻抗参数之间的关系。根据对该参数的物理关系及传统Doherty功率放大器架构对带宽的限制性因素的研究,探索出一种提升传统Doherty的设计理论和方法,并在工程上进行了验证。     

基于GaN HEMT的高效率Doherty功率放大器设计

对影响Doherty功放回退效率的因素进行了分析,从输入功率配置、载波功放与峰值功放栅压以及相位平衡等多重角度进行了仿真,并基于此讨论了DPA(Doherty power amplifier)输出功率回退点的效率空间,从该效率空间出发,可以选择合适的功率配置和栅偏压进行功放的设计。基于GaN HEMT器件对所设计的电路进行了加工、装配和测试。测试结果显示:在2.25GHz时,峰值效率为59%,输出功率为43.7dBm;输出在饱和点回退2dB时的效率为51%。     

改进型宽带Doherty功率放大器的设计

根据Doherty技术,设计了一款改进型宽频带功率放大器。在设计过程中,分析了λ/4线对Doherty功率放大器(DPA)的影响。通过对阻抗比的研究,在理论上延拓了功放的带宽。此外,应用不对称功率输入结构来克服阻抗比变化所带来的非理想调制效应。为了证明文中的理论分析,采用飞思卡尔公司的LDMOSFET功放管MRF6S20010,最终设计实现了一款工作于1 900～2 200MHz的宽频带Doherty功率放大器。测试结果显示,改进型宽带功放相对于传统Doherty功率放大器有很大的优势,可用于无线通信领域。     

应用于移动通信微基站的宽带Doherty功率放大器

设计了一款应用于移动通信微基站的宽带Doherty功率放大器DPA(Doherty Power Amplifier),工作频段为 3.4ＧＨｚ~3.6ＧＨｚ,同时,将Chebyshev低通滤波器形式的阻抗变换网络设计的宽带匹配电路应用于DPA的匹配电路中,设计中采用Agilent公司的先进设计系统软件ADS(Advance Designed System),主、辅功放均选取 Cree公司型号为CGH40010F的 GaN晶体管,仿真结果表明,设计的DPA在工作频段内饱和的输出功率及漏极效率均超过43ｄＢｍ及68％,功率回退6ｄＢ范围内,漏极效率为 44％ ~51％。实测结果表明,功率回退6ｄＢ 范围内漏极效率为26％ ~39％,最大饱和漏极效率为51％。     

一种电调Doherty功率放大器

提出了一种全新的电调Doherty移动基站功率放大器。该Doherty放大器的载波放大器和峰值放大器的驱动功率分配比及输出合成相位实现了电可调,从而保证了Doherty功率放大器的最佳驱动功率分配比,以及最佳的输出合成相位,同时结合内部线性化技术以实现Doherty功率放大器的最优性能。为保证功率放大器性能的稳定,设计了一种用于Doherty功率放大器的恒静态偏置电路,在-25℃～+50℃的高低温实验中使放大器偏置电流的波动小于5%。功放的工作频率为870～890MHz,增益大于58dB。在CDMA2000信号测试下,输出功率为50.06dBm时,其ACLR(邻道泄漏功率比)小于-47.5dBc,整机效率达42.3%(含驱动级)。     

线性Doherty功放的优化设计

设计了一个高效率、高线性度的射频Doherty GSM基站功放。利用Doherty功放的载波放大器与峰值放大器之间的互调对消技术使Doherty功放的三阶互调干扰(IMD3)改善了11dBc;并通过相位补偿延迟线的前置处理进一步提高了功放的效率,使其效率比常用的平衡补偿线方案提高了4%左右。文中利用两个MRF9060功放管制作了一个GSM频段Doherty功放,其实测1dB压缩点功率(P1dB)达到了130W;双音测试表明:经过4.5dB的回退后三阶互调失真(IMD3)优于-35dBc,此时功率附加效率(PAE)高达47.3%;WCDMA 3GPP的测试结果表明:经过6dB回退后,其5MHz偏移量的邻道功率比(ACPR)优于-40.5dBc,PAE为43.5%,比AB类平衡功放的效率提高了17.8%。结果表明:该设计方案较好地解决了射频功放功率与效率之间的矛盾,适用于射频功放的设计。     

应用于Doherty功放的宽带可调功率合成网络

针对Doherty功率放大器的多波段、多模式应用,提出了一种宽带可调功率合成网络结构。对传统1/4波长微带线进行pi型网络等效设计,并对其可调谐操作的实现方法进行分析,在此基础上引入变容二极管,借助其电调特性,实现较宽频带范围内的调谐工作,设计了一个覆盖1.65².05 GHz频段、瞬时工作带宽为50 MHz的可调功率合成网络。实验结果表明,与传统单波段1/4波长线构成的功率合成网络相比,所提出的网络结构宽带性能得到较大提高。     

2.62GHz非对称Doherty功率放大器的优化设计

对非对称Doherty功率放大器(ADPA)的特性进行了研究。峰管采用更高功率的LDMOS管,用非对称负载调制理论做功率匹配,提高了功率放大器的平均效率和峰值输出功率。对功率放大器记忆效应进行了研究,介绍了多种减小记忆效应的方法。用ADS软件分别仿真了对称和非对称Doherty功率放大器,最后采用了100 W和140 W的LDMOS功率管进行实验验证。测试结果表明:2.62 GHz单载波W-CDMA信号平均输出功率为47.5 dBm,峰值输出功率为55dBm,功率附加效率(PAE)为41%,经数字预失真(DPD)校正后,近端(5 MHz)临信道泄漏比(ACLR)达到-60 dBc以下,完全达到系统要求的指标。     

一种宽带高效率J类功率放大器的设计

针对未来无线通信系统中的宽带和效率问题,设计了一种宽带高效率的J类功率放大器。为了减少谐波阻抗对效率的影响,该J类功率放大器在输出匹配网络中采用了谐波控制单元,并通过对晶体管模型的简化,综合出一种较好的匹配网络。另外,在输入匹配网络中,使用了具有宽带效应的混合集中和分布元件的π形匹配网络。设计中使用10 W GaN HEMT晶体管对理论进行验证,测试结果显示,在2.2 GHz～2.8 GHz之间的频带内,J类功率放大器的漏极效率大于61%,增益大于10.4 dB。该J类功率放大器在下一代无线通信系统中具有良好的应用前景。     

Doherty功率放大器研究与设计

在无线通信系统设计中,功率放大器设计是很重要的一部分,影响着整个系统的性能。效率和线性度则是功率放大器的两个重要的指标,也是设计功率放大器的重点。详细介绍了用来提高功率放大器效率的Doherty结构,并通过使用ADS2004仿真设计了一个符合指标的30 W Doherty功率放大器。     

采用E类峰值放大器的反向Doherty功放设计

为获得更高的功率附加效率,采用了E类峰值放大器代替传统反向Doherty功放中的C类峰值放大器.E类峰值放大器的负载网络由一个阻抗匹配电路和两个谐波抑制电路组成.通过分析,得出了功放的设计步骤,同时为了证明分析的有效性,设计了一个工作在1.96GHz,输出为38dBm的带E类峰值放大器的反向Doherty功放.仿真结果显示,在输出功率为38dBm时,与平衡AB类功放和传统反向Doherty功放相比,带E类峰值放大器的反向Doherty功放分别有11.5%和1.1%的功率附加效率的提升.当输出功率从24dBm到38dBm变化时,测得的二次和三次谐波抑制分别大于36dB和30dB.     

线性化Doherty功率放大器的研究

阐述了线性化功率放大器的发展过程。利用ADS进行Doherty功放的仿真分析,设计了一种多个放大器并联的Doherty功放电路,并与经典的Doherty功放比较效率的高低。研究结果表明,此多级并联Doherty功放电路比传统功率放大器效率要高,并且有电路简单、成本低、工作稳定等优点。     

Highly Linear and Efficient Microwave GaN HEMT Doherty Amplifier for WCDMA

A highly linear and efficient GaN HEMT Doherty amplifier for wideband code division multiple access (WCDMA) repeaters is presented. For better performance, the adaptive gate bias control of the peaking amplifier using the power tracking circuit and the shunt capacitors is employed. The measured one‐carrier WCDMA results show an adjacent channel leakage ratio of ?43.2 dBc at ±2.5‐MHz offset with a power added efficiency of 40.1% at an average output power of 37 dBm, which is a 7.5 dB back‐off power from the saturated output power.     

非对称Doherty功率放大器的研究与设计

基于传统Doherty功放在实际应用中存在的某些缺陷,提出了一种可用于TD-SCDMA基站功放的非对称Doherty功放结构.输入端应用了不等功率功分器,且主功放和峰值功放的漏极偏压也不同.在一定程度上提高了功放的效率,增加了输出功率.