基于二次谐波控制提升宽带Doherty功率放大器效率

摘要

作为无线收发信机重要部件之一，功率放大器消耗了发射机大部分功率。新一代无线通信系统LTE/LTE-A中采用宽带、高峰均比的调制信号，这需要提高功率放大器在功率回退情况下的效率。Doherty功率放大器具有在输出功率回退情况下依然能保持高效率的特性，适用于新一代无线通信系统中。
　　受限于传统设计思路和结构特点，Doherty功率放大器的带宽较窄，为此本文提出一种设计宽带、高效率Doherty功率放大器的方法:利用Load-Pull提取晶体管在功率回退情况下的最佳阻抗，据此设计带二次谐波控制的载波功放输出匹配网络。结合晶体管模型与ADS软件，对该Doherty功率放大器的电路进行了仿真分析，并且采用了GaN功率晶体管CGH40010F设计了2.8GHz-3.3GHz频段宽带、高效率Doherty功率放大器进行试验验证。
　　测试结果表明，Doherty功率放大器的工作频率范围为2.8GHz-3.3GHz，工作带宽500MHz。在单音测试情况下，最大输出功率42-44dBm，增益为10dB-12.5dB，饱和功率情况下漏极效率46％-70％，功率回退6-dB情况下平均漏极效率大于40％。在2.9GHz-3.2GHz频率范围内，功率回退6dB情况下，该Doherty功率放大器漏极效率在48％-58％之间;相比于传统的AB类Doherty功率放大器，漏极效率提高了2％-12％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 Doherty功率放大器国内外相关研究及进展

1．3 论文的组织结构

第二章 Doherty功率放大器原理

2．1 功率放大器性能指标

2．1．1 效率

2．1．2 线性度

2．2 Doherty功率放大器工作原理

2．2．1 Doherty功放原理推导

2．2．2 Doherty功率放大器关键参数推导

2．2．3 传统平衡式AB类Doherty功率放大器结构

2．3 传统Doherty功率放大器结构上的优点与缺陷

2．4 本章小结

第三章 宽带Doherty功率放大器设计与仿真

3．1 宽带平衡式Doherty功率放大器带宽拓展的限制

3．2 Doherty功率放大器带宽拓展的途径

3．3 Doherty功率放大器效率提升的途径

3．3．1 提高功率放大器的传统方法与弊端

3．3．2 Continuous Class-F类功率放大器原理与二次谐波阻抗控制

3．3．3 基波阻抗负载牵弓

3．3．4 低功率区最佳负载阻抗与高功率区最佳负载阻抗

3．3．5 二次谐波负载阻抗牵引

3．4 宽带Doherty功率放大器设计

3．4．1 宽带Doherty功率放大器设计策略

3．4．2 晶体管的选择与Doherty功率放大器类型选择

3．4．3 静态工作点仿真

3．4．4 阻抗负载牵引仿真

3．4．5 Carrier路匹配网络设计与仿真

3．4．6 峰值功率放大器负载匹配网络设计与仿真

3．4．7 威尔金森功分器设计

3．4．8 功率合成器设计

3．5 宽带平衡式Doherty功放电路仿真

3．6 本章小结

第四章 宽带平衡式Doherty功率放大器测试结果

4．1 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本论文总结

5．2 后期展望

致谢

参考文献