基于谐波控制的线性高效Doherty功率放大器

设计并实现了一款工作在3.5 GHz全球微波接入互操作性(WiMAX)波段的高效率、线性Doherty功率放大器。通过合理控制载波功放的包络阻抗、谐波阻抗以及利用Doherty载波功放和峰值功放线性抵消原理,使得Doherty功率放大器同时满足高的效率和线性度。仿真结果表明：通过合理调节峰值功放的栅极偏压,所设计的Doherty功放在保证三阶交调失真(IMD3)和五阶交调失真(IMD5)低于-30 dBc时,功率附加效率(PAE)可高达63%。     

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.     

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。     

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。     

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%。     

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.     

基于ADS的Doherty功放仿真设计

根据Doherty功率放大器基本原理,采用改变辅助功放栅压和辅助功放补偿线阻抗的方法,设计仿真了一款LTE频段的非对称Doherty功率放大器。通过提高辅助功放的负载牵引作用,改善了功放的效率,更好的满足现代无线通信系统的要求。     

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。     

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。     

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。     

Envelope-tracking-based Doherty power amplifier

From the instantaneous efficiency plot, it is observed that the conventional 2-stage Doherty power amplifier (DPA) with high upper power dynamic range (>12 dB) suffers from a substantial dip in the middle of the upper power regime, thus reducing the average efficiency. In this study, an envelope-tracking-based DPA is proposed in order to minimise this dip by adjusting the drain bias voltage of the auxiliary amplifier of the DPA proportional to the input power level.     

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%。     

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。     

26 GHz高回退效率Doherty功率放大器

针对功率回退时主路功率放大器不能有效进入饱和状态导致Doherty功率放大器回退效率低的问题,通过降低主路功率放大器的供电电压,实现了高回退效率,同时增大辅路功放管的尺寸弥补了电路的总输出功率。基于0. 1μm GaAs pHMET工艺,设计了一个26 GHz两级非对称的Doherty功率放大器。仿真结果表明,在26 GHz时增益达到16 dB,功放的饱和输出功率为27. 4 dBm,峰值功率附加效率(PAE)为40. 7%,输出功率回退7 dB时PAE仍达到38%,与传统Doherty功率放大器相比具有更高的回退效率,版图的尺寸为3. 2 mm×2. 2 mm。     

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.     

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...     

A broadband high-efficiency Doherty power amplifier using symmetrical devices

This paper proposes a method for broadband and high-efficiency amplification of Doherty power amplifier (DPA) using symmetric devices.In order to achieve the perfect load modulation,the carrier amplifier output circuit total power length is designed to odd multiple of 90°,and the peak amplifier output total power length is designed to even multiple of 180°.The proposed method is demonstrated by designing a broadband high-efficiency DPA using identical 10-W packaged GaN HEMT devices.Measurement results show that over 51％ drain efficiency is achieved at 6-dB back-offpower,over the frequency band of 1.9-2.4 GHz.