CDMA基站微波功率放大器的研究和设计——Doherty功放的设计

摘要

随着信息通讯技术的飞速发展，运营商之间的竞争越来越激烈。运营商对于基站的效率问题越来越重视。如何提高基站发射功率机的效率问题是我们亟待解决的一个课题。国内制造商大多数采用末级放大管为Doherty功率管的数字预失真功率放大器的方式，国外制造商比较成熟的技术是采用末级放大器管为Doherty功放管的前馈式功率放大器。本论文重点讨论末级放大管采用Doherty的前馈式功率放大器来提高基站效率。前馈功率放大器是功率输出的时候对信号进行修正的功率放大的方案，它主要是由主路和辅路组成，在信号输入口辅路的信号做一定的时延的处理，从耦合器耦合出的信号经过主路的功放管放大之后，经由耦合器耦合一部分信号，再经过调整电路做相位和时延的调整，然后把主路放大输出的信号和辅路延迟后的信号做对消。前馈放大器的技术优点是保证输出信号的三阶交调结果优于其它方式，同时功放的效率也得到提高。Doherty功放管由2个功放组成：一个主功放，一个辅助功放，主功放工作在B类，辅助功放工作在C类。在本文中根据实际的功率、增益、三阶交调等指标需要选用飞思卡尔公司的MF9045N作为Doherty功放管的两个功放。论文首先依据Doherty功放管的功率、效率以及输出匹配这几个关键指标，对Doherty功率放大器进行了系统的优化设计并做了全面的仿真，然后根据仿真的结果做出实际的Doherty功放电路。实际测试结果与仿真结果一致，达到预期目的。在分合路器方面本论文采用了按需定制功率的分、合路方式。大功率的功率放大器是需要一些数量的Doherty功放管组合才能达到预期的功率的，分、合路器就起到在信号输入的时候分配信号给各个功放管，在信号输出的时候，合成功率放大器输出信号。大多数厂家是采用3dB桥做合分路器的，这样不能随时控制功放的输出功率，而本文采用的按需定制功率的技术是基于微带技术的一个合分路开关，最大的优势是可以很好地控制输入输出的功率，实现功率按需配置，从而达到提高效率的目的。对这个电路也做了仿真和实际的测试。测试结果表明，本论文设计的Doherty前馈式功率放大器和传统的B类功放相比可提高5％左右的功率效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 射频功率放大器的分类

1.2 功放管的选用与效率的概念

1.3 功率放大器的发展现状

1.4 论文的研究内容和特色

1.5 论文的章节安排

第二章 前馈式功率放大电路的基本原理

2.1 功率放大器的主要的设计框图

2.2 前馈式功率放大器的电路分析

2.3 前馈电路末级管的引入和设计指标

2.4 本章小结

第三章 Doherty功率放大器的基本原理

3.1 Doherty功率放大器的概述

3.2 Doherty功率放大器的理论基础

3.2.1 Doherty功率放大器内部原理概述

3.2.2 Doherty功放管的电压分析

3.3 本章小结

第四章 Doherty功率放大器的设计

4.1 MRF9045N的静态点和匹配的仿真

4.2 MRF9045N功率的仿真

4.3 MRF9045N效率的仿真

4.4 直流电路的仿真验证

4.5 电路优化仿真

4.6 本章小结

第五章 分路和合路器按需定制功率的设计

5.1 按需定制功率原理

5.1.1 高阻抗

5.1.2 具体描述

5.2 三路的原理框图

5.3 本章小结

第六章 测试结果和分析

6.1 测试的原理图

6.2 实际电路照片

6.3 测试设备和测试方法

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录本文中英文缩写

致谢