射频功率放大器关键技术研究

摘要

随着通信技术的发展，频谱资源的日趋紧张以及用户的快速增加，对无线通信系统提出了更高频谱利用率和数据传送速率的要求，而且这种要求会越来越高。射频功率放大器作为无线通信系统中的关键模块，其性能的好坏直接影响着系统的通信质量。当前，高峰均比特性的多载波宽带调制信号要求放大器具有比较高的线性度，同时终端与基站之间要求放大器有尽可能理想的效率。为了进一步提高通信质量，射频功率放大器面临着越来越高的线性度和效率的挑战。效率增强技术和高线性化技术成为射频功率放大器的关键技术。
　　本文研究了电记忆效应的最小化设计与视频带宽。研究了Doherty放大器，通过设置Doherty放大器的载波放大器和峰值放大器的不同静态工作点，不需采用外围附加电路，实现不同输入信号电平产生高、低电平的工作模式，使得Doherty放大器在较宽范围内的输出功率回退时，仍然可以有较高的效率。另外，本文对射频放大器的带外抑制也进行了研究。
　　本文从理论上分析了两路Doherty放大器、多路Doherty放大器和多阶Doherty放大器的原理。在分析多路Doherty放大器原理的基础上，将三路Doherty放大器的峰值放大器的开启电压设置为不同值，并对其阻抗、效率、电压、电流、功率进行了分析和计算。本文在分析多阶Doherty放大器原理的基础上，对新型三阶和三阶Doherty放大器的阻抗、效率、电压、电流、功率进行了分析和计算；并设计了新型三阶Doherty放大器。本文在分析三路Doherty放大器和反形两路Doherty放大器的基础上，提出了反形的三路Doherty放大器，并进行了反形的三路Doherty放大器的设计。
　　本文利用新型三阶Doherty放大器的相位关系、阻抗关系，通过ADS软件仿真，针对WCDMA通信系统设计了一款功率放大器，经过加工调试，结合数字预失真系统的测试结果表明，其效率为52％，其线性度满足现代WCDMA通信系统的需求，将它作为末级设计了一款适用于WCDMA系统的高增益高线性功放。本文设计出了一款四级级联，用于CDMA移动基站的高增益Doherty功率放大器，该放大器推动级采用较高的功率回退技术，有力地保证了放大器总体的线性度；末级采用反形的三路Doherty放大器，并运用末级放大器的静态工作点设置不同的技术，结合前三级的放大特性，在实现高增益的同时，维持较高的功率附加效率；采用数字预失真系统进行测试，结果表明其线性度满足现代CDMA通信系统的需求。
　　本文对射频功率放大器的带外抑制采用的滤波器进行了研究。采用本文计算耦合系数的方法设计的TD同轴腔广义切比雪夫滤波器，能满足TD移动通信的需求，对宽阻带滤波器也进行了仿真研究。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 研究现状及方法

1.3 本文主要工作及内容安排

第二章 射频功率放大器的电记忆效应与视频带宽研究

2.1 电记忆效应的最小化设计

2.2 射频功率放大器的视频带宽分析

2.3 本章小结

第三章 两路Doherty放大器与三路Doherty放大器的理论研究

3.1 有源负载牵引理论

3.2 两路Doherty放大器

3.3 三路Doherty放大器

3.4 本章小结

第四章 三阶Doherty放大器理论研究

4.1 三阶Doherty放大器

4.2 新型三阶Doherty放大器

4.3 Doherty放大器的效率

4.4 本章小结

第五章 射频功率放大器设计

5.1 功分器、定向耦合器研究

5.2 末级Doherty功率放大器设计

5.3 基于移动基站的高性能Doherty功率放大器设计

5.4 本章小结

第六章 射频功率放大器带外抑制研究

6.1 同轴腔广义切比雪夫滤波器研究

6.2 宽阻带微波带通滤波器研究

6.3 本章小结

第七章 结论

一、论文的主要工作和创新:

二、对未来工作的展望。

致谢

参考文献

附录

攻博期间取得的成果