高效率Doherty放大器的设计与仿真

效率和线性度是功率放大器的两个重要指标,影响着整个系统的性能.通过比较各种提高效率的方法中,选择结构简单的基于Doherty技术的功率放大器来实现.首先介绍了Doherty功率放大器的基本工作原理,然后选用飞思卡尔的MRF6S21140H芯片,应用微波仿真软件ADS设计了频段在2110～2170MHz的高效率Doher...     

基于增益扩展现象的线性化技术在Doherty功放中的应用

在分析Doherty放大器特性基础上,研究了利用Doherty具有增益扩展特性的放大器线性化技术.深入分析了Doherty功放中辅助功放的栅压变化对增益扩展特性的影响,并讨论了据此将具有增益扩展特性的前级Doherty功放作为模拟射频预失真器与末级Doherty功放进行级联而构成的线性化功放.最后根据这一原理,采用一对MRF21010功放管所设计并优化的Doherty模拟预失真功率放大器与前级为平衡放大器、末级为相同Doherty功放的级联电路相对照,表明三阶互调可以改善15dB,效率提高2%.研究结果对高效率、高线性功放的设计具有实际意义.     

宽带高效率Doherty 电路的雷达应用设计

针对未来多功能一体化雷达探测、通信等多样化需求,雷达系统的发射链路需要在探测和通信两种 不同应用下同时输出高效率特性。但是基于非恒包络的通信信号具有高峰均比特点,而雷达系统恒包络信号却可以在高的饱和功率点工作。要求发射链路的功放既能在饱和输出高效率,还要在回退功率处仍然具有高效率特性。文中的雷达发射通道设计中,使用10 W 内匹配式功率放大器,验证了同时具有雷达探测和无线通讯的宽带高效率Doherty 功放电路。功放电路对输入功分电路采用双节宽带设计, 并使用短路切贝雪夫阶梯阻抗变换结构设计输出合成网络, 使得Doherty 电路在功放原来14%相对工作带宽内具有回退高效率, 其中6 dB 功率回退效率最大提升10%, 并满足雷达工作特性参数要求。     

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。     

A broadband Doherty power amplifier with harmonic suppression

In this paper, the design and implementation of the broadband, Doherty power amplifier (DPA) with 2nd and 3rd harmonics suppression, with theoretical analysis is presented. In the proposed structure a novel harmonic suppressed Wilkinson power divider used in DPA, which results in harmonic suppression with high level of attenuation. Moreover the proposed DPA has major advantages in terms of the linearity and works on a wideband frequency range (2.1–2.7 GHz) with minimum 40% drain efficiency (DE). The linearity of the proposed DPA is increased extremely, which significant improvement (7 dBm) is achieved from the main amplifier. In the proposed DPA, the main and the auxiliary amplifiers are implemented using Class-AB and Class-C topology respectively with equal MRF6S27015N MOTOROLA transistors in LDMOS technology.     

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.     

调整峰值功放电流响应提高效率的LTE-A Doherty 功放*

介绍了一种利用宽带输入匹配网络调整峰值功放输出电流,改善Doherty 功放负载调制效果和带内 效率的设计方法。理论分析表明,Doherty功放中峰值功放C 类偏置情况下带来的带内不一致开启特性会影响输出 电流和负载调制效果。通过引入宽带输入匹配网络,能有效改善它的开启不一致性。为验证分析结果设计了具有 宽带(采用简易实频技术)和窄带两种不同输入匹配网络,用于2.15GHz 频段LTE-A 的Doherty功放。仿真和测试 结果表明,功放的输出功率超过49dBm,在7dB 回退功率处,宽带输入匹配Doherty 功放的带内效率达到42% 以上, 效率波动由10%降低到2%。使用100MHz 宽带LTE-A 信号经过线性化改善后,在40dBm 输出时,宽带输入匹配网 络的Doherty功放上下边带ACLR(adjacent channel leakage ratio)指标为-45.1/-44.9dBc,效率为40.5%,均优于窄带输入匹配网络的Doherty功放。     

C波段全集成GaN MMIC Doherty功率放大器设计

采用0.25 μm氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）工艺设计了一种全集成单片微波集成电路（MMIC）多尔蒂（Doherty）功率放大器（DPA）。采用了新型的拓扑结构,去除了传统DPA中主路放大器的阻抗变换器以及两路合成后的阻抗转换器,直接在主路输出匹配网络（OMN）中实现饱和点和回退点的阻抗的转换,采取适当的阻抗,与传统电路相比,降低了阻抗转换率,拓宽了频带。此外功率分配器也采用了新颖的拓扑结构,减少了元器件的使用,并且在DPA的匹配网络中使用集总电感的电容降低版图的面积。设计了一款工作在4.6~5.4 GHz的Doherty类功放,版图后仿真结果显示,饱和输出功率为40 dBm,饱和点漏极效率DE为58.9%~61.3%,6 dB回退点的漏极效率为38.3%~45%,增益为8.4~11.3 dB,版图面积为2.4 mm×1.1 mm。     

Dynamic behavioral modeling for strongly nonlinear doherty pas using real-valued time-delay recurrent RBF model

This paper proposes a Real-Valued Time-Delay Recurrent Radial Basis Function (RVTDRRBF) model suitable for dynamic modeling of the strongly nonlinear behaviors of the Doherty Power Amplifiers (DPAs). This model has four Tapped Delay Lines (TDLs), which account for the memory effect of the DPA. The structure of the RVTDRRBF model is simpler than the traditional FeedForward Neural Networks (FFNNs) model. Weights and centers of the proposed model can be resolved by the Orthogonal Least Square (OLS) and Singular Value De-composition (SVD) algorithm. A three-carrier Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) signal is taken as the test signal. The simulation results in frequency-domain and time-domain for a DPA with 51 dBm output illustrate a good agreement between the RVTDRRBF model and measurement data. Moreover, comparing the Normalized Mean Square Error (NMSE) of RVTDRRBF model, memory polynomial model and RVTDRBF model, it can be noticed that the proposed RVTDRRBF model is more accurate than the RVTDRBF model and the memory polynomial model in modeling the strong dynamic nonlinearity of the DPAs.     

改进负载调制的GaN Doherty功率放大器及其线性化

在分析传统Doherty负载调制的基础上,通过选取合适的峰值放大器负载阻抗和采用较高的偏置电压,增强了Doherty功率放大器的负载调制,使其适用于大范围（9dB）回退情况下的应用。为了验证分析的有效性,设计和实现了一个具有100MHz瞬时带宽的2.55GHz GaN Doherty功率放大器。测试结果表明：在工作带宽内饱和功率约为49.4dBm,平均峰值效率为64%,9dB回退时的平均效率约为40%。当使用5载波100MHz带宽LTE-advanced信号激励时,在平均输出功率为40.2dBm时效率可达40.3%,经过数字预失真校正过的邻道泄漏比（ACLR）低于-48dBc,达到较好的线性度。