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...     

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。     

1.95GHz Doherty功率放大器设计

基于SMIC 0.18 μm RF CMOS工艺,设计了一款1.95 GHz的Doherty功率放大器.为了保持两路功放相位最大一致性,主功放(PA1)和辅功放(PA2)采用了同一种CMOS功率放大器,仅改变其偏压使其工作在不同模式.CMOS功率放大器为工作于AB类的两级放大电路,集成了输入和级间匹配网络;功分器以及λ...     

高效率高线性度功率放大器的设计与实现

基于对传统两路Doherty功放存在的问题分析,文中对其结构进行改进,提出了一种新颖的非对称结构。该非对称结构采用相同的功放管,通过变换漏极与栅极电压分别对主辅功放进行负载牵引和源牵引以达到不同的饱和输出功率,从而实现更高的功率回退。基于该理论,结合互调对消技术和多谐波双向牵引技术设计并实现了应用于工作频段为2.57～2.62GHz的TD-LTE直放站功率放大器。在饱和输出功率回退9dB的平均输出功率处,功率附加效率(PAE)为38%,5MHz和10MHz偏移量的相邻信道功率比(ACPR)分别为-41dBc和-50dBc,实测结果显示Doherty功放的参数性能良好,满足TD-LTE直放站要求的同时验证了设计方案的正确性。     

新型三路Doherty功放的设计

为了提高数字电视发射机的效率,采用一种新型的三路Doherty电路。基于传输线理论和有源负载牵引理论,推导出三路Doherty的工作原理,同时利用ADS设计一个双3路Doherty电路,并用于数字电视发射机。仿真结果表明,该放大器在功率回退9.1dB时,出现第一个效率峰值点,在整个回退范围内具有3个效率峰值点。实测结果表明,在610MHz中心频率,54dBm输出功率下,该放大器的效率可达41.2%。     

250W三路高功率Doherty放大器的设计

为了提高数字电视发射机的效率,采用一种新型的三路Doherty电路。基于传输线理论和有源负载牵引理论,推导出三路Doherty的工作原理,同时利用ADS设计一个双三路Doherty电路,并用于数字电视发射机。仿真结果表明,该放大器在功率回退9.1dB时,出现第一个效率峰值点,在整个回退范围内具有3个效率峰值点。实测结果表明,在610MHz中心频率和54dBm输出功率下,该放大器的效率可达41.2%。     

基于TD-LTE标准的Doherty功率放大器设计

随着三大运营商运营3G业务,以及逐渐出现的LTE,标志着我国全面进入了高速时代.TD-LTE是我国主导的新一代移动通信技术,是我国具有自主知识产权的3G国际标准TD-SCDMA的后续演进技术,具有传输速率高、时延短、频谱效率高等特点.在无线通信系统设计中,功率放大器的效率和线性度直接影响整个系统的性能.而Doherty结构功放是目前的主流,本文对Doherty功放的基本理论进行简要分析,并基于ADS软件设计出工作在2.6GHz中心频率,支持200MHz带宽和DPD的Doherty功放.     

基于ADS平台不对称Doherty功率放大器的仿真设计

为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了一款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Doherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140H LDMOS晶体管,通过优化载波放大器和峰值放大器的栅极偏置电压改善三阶互调失真(IMD3),同时通过调节输入功率分配比例改善由于峰值放大器对载波放大器牵引不足导致的失配问题,从而改善不对称Doherty功率放大器的输出性能。仿真结果表明,当载波放大器的栅极偏置电压为2.84 V,峰值放大器的栅极偏置电压为0.85 V并且输入功率比例为1:2.3,输出功率为44 dBm时其功率附加效率(PAE)为24.21%,IMD3为-44.46 dBc,和传统AB类平衡功率放大器相比PAE提高了8.58%,IMD3改善了6.98 dBc。     

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%。     

基于二次谐波注入的Doherty功率放大器

针对传统Doherty放大器在提高效率后会恶化线性指标的关键问题进行了分析与讨论。提出了一种基于二次谐波注入（SHI）的Doherty结构。采用GaN功率管CGH21240的仿真模型,设计了一款Doherty功率放大器。仿真结果显示,该放大器的效率在输出大于50dBm后可以达到47％以上,比平衡式放大器改善约15％;三阶交调在输出为53dBm时仍低于-30dBc;在输出为50dBm时,比未采用二次谐波注入改善约10dBc。该放大器结构简单,且实现了效率和线性的同时改善。     

三级Doherty功率放大器的研究

为了降低基站能耗和简化散热设计,基于可有效提高功放效率的三级Doherty理论,研制了一款平均输出功率为50W的FDD-LTE基站三级Doherty功率放大器,并将其与数字预失真系统结合,在保证线性度的基础上,大幅提高了功放在高功率回退范围内的效率。LTE信号下的实际测试结果表明,设计的功放增益为12.5dB左右,平均输出功率处的功率附加效率(PAE)保持在40%左右,且在整个9dB回退范围内功率附加效率曲线相对平坦。此外,经过数字预失真系统纠正后的ACLR达-62dBc,满足现代功放高功率回退、高效率和高线性度的设计要求。     

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。     

F类Doherty功率放大器的设计

为了满足新一代基站对功率放大器效率的要求,将开关F类功率放大器与Doherty理论相结合,并从实际应用考虑,采用LDMOS管研制了一款应用于FDD-LTE基站的高效率功率放大器,并将其与数字预失真系统结合。实测结果显示,设计的功放小信号增益为15dB左右,整个6dB回退范围内的功率附加效率大于42%,经过数字预失真系统纠正后的ACLR达-60dBc@5MHz,基本实现了高效率和高线性度的设计要求。     

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。     

一种非对称Doherty功率放大器设计

针对传统Doherty功率放大器功率回退范围小、有源牵引不足的缺陷,在传统Doherty基础上进行改进,采用不同峰值输出功率功放管的非对称Doherty结构,并结合多谐波双向牵引技术,设计了应用于LTE-TDD基站的功率放大器.ADS仿真结果显示,在峰值输出功率回退10 dB处,3阶互调(IMD3)为-26 dBc,功率附加效率(PAE)达到47.6％,与AB类平衡功放相比,提高近30％,在保证线性度的同时,实现了高功率回退范围内的高效率;S11和S22小于-11 dB,增益约为16dB,且1 dB压缩点向3 dB压缩点过渡较为平滑,有利于与数字预失真系统结合.     

毫米波高效率三路功率合成放大器

基于波导双边耦合电桥与波导-鳍线-微带过渡,提出了一种非2ⁿ路功率合成方法,并按照该方式在毫米波频段设计出了一种高效率的3 路功率合成电路。实测结果表明,25 ~31GHz 频率范围内的无源合成效率高于89%。采用该电路将3 只TGA4505 放大单片合成后构成的功率合成放大器,在25 ~31GHz 频率范围内得到了最大12W 的饱和功率输出,饱和附加效率最高可达20%。     

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。     

Doherty功率放大器研究与实现

在无线通信系统中,功率放大器的性能是否优良将直接影响整个通信基站的性能.介绍了一种工作频段在1 037～1 057 MHz采用Doherty结构的高效率功率放大器的仿真和设计过程.通过对其原理的理论推导,结合仿真对性能的分析.最终测试的结果显示实际输出效率39.7％,输出功率44 dBm.测试结果证实本设计能够满足在通信系统中的应用,显示Doherty架构比传统的回退技术具有更高的效率.     

Doherty高效功率放大器的设计

根据Doherty技术设计并实现了运用于2010～2025MHz频段的高效率功率放大器。在设计Doherty放大器过程中采用了放大器单管双向牵引优化方法提高单管功率放大器效率,通过对晶体管的双向牵引(源牵引和负载牵引)仿真得到单管匹配优化网络,通过调节补偿线对Doherty放大电路进行整体优化设计。仿真结果表明,与传统的平衡式AB类放大器相比,在传输功率回退较大的高峰均比信号时,Doherty技术在功率附加效率上有10%左右的提高。得到实物测试结果为在输出功率回退6dB时,效率为30.1%,增益为9.9dB。该功率放大器结构简单,适用于无线通信领域。