基于双匹配的高效大功率Doherty功率放大器

针对Doherty功率放大器传统设计方法的不足,提出了一种双匹配设计技术,并给出了实现方法。基于LDMOS器件,用该方法设计了一款饱和功率为55 dBm的Doherty放大器。仿真结果显示,与未采用双匹配法相比,该Doherty放大器的效率改善更好。功率附加效率在6 dB回退点比平衡式放大器改善15%,在回退约8 dB的区间上,整体效率都在40%以上。实测结果表明,该放大器增益约12 dB,在输出回退6 dB的区间上,功率附加效率改善10%。     

A-Doherty功率放大器的研究与实现

为了解决在实际设计传统对称Doherty功率放大器过程中存在的不足,提出了几种非传统Doherty(A-Doherty)的方案,并且用ADS仿真软件对其中一种方案进行仿真,仿真结果表明和传统对称Doherty相比,A-Doherty功率放大器在效率、功率等功放的参数都到了一定的改善。     

对合成电路优化的126 W Doherty功率放大器

基于自主研发的RF LDMOS功率晶体管以及散热法兰,设计了一款用于无线通讯以及L波段和S波段雷达系统的大功率高效率的功率放大器。在保证了器件的射频接地以及散热的前提下,在封装内部设计了输入内匹配和输出内匹配电路,提高了管芯的阻抗点以便于电路板匹配。利用Doherty功率放大器结构可以提高功率回退处效率的特点,结合输出内匹配对负载阻抗点的翻转作用,得到了一种结构优化的Doherty实现方案,在峰值功率处达到398 W的输出功率,52%的漏极效率;以及功率8 dB回退的平均功率处126 W的输出功率,43%的漏极效率。这种改进技术进一步提高了功率回退处的效率,相对普通Doherty功率放大器结构,性能提升了16%,改善了无线通信系统的射频性能。     

基于GaN HEMT的高效率Doherty功率放大器设计

通过分析传统Doherty功放的负载调制网络存在的带宽限制和晶体管输出电容对于效率的影响问题。利用改善阻抗变换比和补偿载波功放晶体管的输出电容的方法提出一种新型负载调制网络,使用GaN HEMT晶体管并基于此网络设计完成了一款高效率的Doherty功率放大器。该Doherty功率放大器采用不等分结构设计。此外,采用阶跃式阻抗匹配方法设计主辅功放的输入输出匹配网络来拓展Doherty功放的工作带宽。测试结果显示,在2.8~3.2 GHz频段内,饱和输出功率达到45 dBm,饱和漏极效率65%~73.18%。功率回退6 dB时,漏极效率在45%~50%之间,功率回退9 dB时,漏极效率在38.94%~44.68%之间。     

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。     

Design Technologies for Silicon-Based High-Efficiency RF Power Amplifiers： A Brief Overview

This paper presents a brief overview of several promising design technologies for high efficiency silicon-based radio frequency （RF） power amplifiers （PAs） as well as the use of these technologies in mobile broadband wireless communications. Four important aspects of PA design are addressed in this paper. First, we look at class-E PA design equations and provide an example of a class-E PA that achieves efficiency of 65-70% at 2.4 GHz. Then, we discuss state-of-the-art envelope tracking （ET） design for monolithic wideband RF mobile transmitter applications. A brief overview of Doherty PA design for the next-generation wireless handset applications is then given. Towards the end of the paper, we discuss an inherently broadband and highly efficient class-J PA design targeting future multi-band multi-standard wireless communication protocols.     

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。     

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.     

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。     

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%。