S波段Doherty高效率功率放大器的研究

摘要

现代无线通信系统多采用的宽带码分多址(WCDMA)、CDMA-2000、正交频分复用(OFDM)等调制技术多为高速率和大范围变化且带有较高峰均比(PAR)的调制信号。这就对现代移动通信中的基站高功率放大器提出了高效率的要求，特别是在功率回退位置的高效率。但是，通常的功率放大器随着功率回退的加深，效率会迅速恶化。
　　 为了解决这个问题，本文采用了Doherty功率放大器技术。另外，为了在功率回退更深的范围内提高功率放大器的效率，本文采用基于射频阻抗匹配实现的非对称Doherty功率放大器。在理论上，本文介绍了Doherty功率放大器的三种工作状态以及对应的效率计算，同时分析了Doherty功率放大器能够在功率回退点达到高效率的原因，并且较为详细的介绍了非对称放大器设计中采用全功率匹配技术和传输对消线阻抗设计。在实现上，本文对系统指标进行了简单分析，给出了选管依据，以输出功率分别为30W和50W的N沟道LDMOS管实现非对称结构，随后从单管放大器设计入手，对等分和非对称Doherty功率放大器进行仿真设计，其中特别针对全功率匹配和输出匹配设计给出较为详细的设计过程，最后制作了两个单管放大器和Doherty功率放大器系统的实物。
　　 本文给出了功率放大器的测试方案。最后的测试结果基本达到设计指标。其中，Doherty功率放大器在输出为40.5dBm时(功率回退8.5dB)，达到效率大于30％。

目录

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第一章绪论

1.1包络恢复与重建技术

1.2包络跟踪

1.3 Doherty功率放大器系统

1.4 Doherty功率放大器的发展现状

第二章Doherty功率放大器的设计理论

2.1功放的分类

2.2功放的非线性特性

2.2.1功放的增益压缩特性

2.2.2功放的交调失真

2.3功放的指标

2.3.1功放的工作频带

2.3.2功放的效率

2.3.3功放的P1dB压缩点

2.3.4功放的三阶截断点

2.3.5邻信道功率泄漏比

2.4传统Doherty功率放大器的结构和原理

2.5 Doherty功率放大器的状态分析和效率计算

2.5.1传输线耦合器的基本原理

2.5.2 Doherty放大器的效率和状态

2.6全功率匹配Doherty功率放大器系统中的负载牵引技术

2.7非对称Doherty功率放大器的设计原理

2.7.1载波放大器和峰值放大器的输出电流比

2.7.2不等功分输入的非对称Doherty功率放大器的效率

2.8非对称Doherty功率放大器的阻抗设计

第三章Doherty功率放大器系统指标和方案设计

3.1 Doherty功率放大器系统总体指标

3.2 Doherty功率放大器系统指标分解

3.3单管放大器的选取

3.3.1推动级放大器的选择

3.3.2非对称Doherty功率放大器的单管选择

3.4 Doherty放大器系统方案设计

第四章Doherty功率放大器的设计与实现

4.1单管放大器的设计与实现

4.1.1采用MRF21030仿真设计单管放大器

4.1.2采用MRF6S21050仿真设计单管放大器

4.2等分Doherty功率放大器的设计与实现

4.2.1全功率匹配负载牵引技术的设计与实现

4.2.2等分Doherty功率放大器的仿真设计

4.3非对称Doherty功率放大器的设计与实现

4.3.1非对称Doherty功率放大器负载阻抗设计

4.3.2非对称Doherty功率放大器仿真设计

第五章Doherty功率放大器测试方案和结果

5.1测试仪器和测试方案的介绍

5.2推动级放大器的实物测试

5.3 Doherty功率放大器的实物测试

5.3.1功分器的实物测试

5.3.2单管放大器MRF2130的实物测试

5.3.3单管放大器MRF6S21050实物测试

5.3.4 Doherty功率放大器的实物测试

5.3.5测试结果分析

5.4结论分析和后续改进

结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果