L波段高效率Doherty功率放大器的设计

论文摘要

随着现代无线通信技术的发展,射频功率放大器作为无线通信系统发射机中的关键部件,其性能的优劣直接影响通信质量的好坏,因而得到了越来越广泛的重视和深入研究。现代无线通信系统如CDMA2000,WCDMA,OFDM等,希望在快速移动的环境下获得越来越大的数据传输速率,这就要求这些通信系统的调制信号变化极快和较高的射频信号峰均值比,从而使得功率放大器必须要有较高的线性度。而功率放大器的线性度的提高往往是以功率回退的形式获得,这样就导致了放大器效率的急剧下降,因此在满足设计所需的线性度要求下,如何提高功率放大器的工作效率就显得非常重要。Doherty技术在低输出功率情况下能达到大输出功率情况下的工作效率,可以很好地兼顾达到高效率和高线性度,并且实现方式简单,成本低廉,而且Doherty技术与数字预失真技术结合的结构具有更高的线性度和更大的价值。本文基于典型Doherty功率放大器理论基础上,加入微带补偿线后,设计了一个L波段36W平均输出功率的高效率Doherty功率放大器电路实例。该文简要介绍了射频功率放大器的主要性能指标,详细分析研究了放大器设计中要考虑的稳定性分析,匹配技术,负载牵引技术,Doherty放大器工作原理及峰值放大器偏置对Doherty放大器的影响等问题,重点是以Freescale公司的MRF6S19060N器件为功放管模型,通过安捷伦公司的ADS仿真软件,在经典Doherty放大器电路结构上加入微带补偿线,使得载波和峰值放大器输出端的输出信号的附加相位移变化一致,相位差不变,而微带线的高特征阻抗可以有效的阻止峰值放大器的功率泄露,从而得到在1960MHz,平均输出功率约为36W时,其临信道功率泄漏比小于-45dBc,功率附加效率高达42.2%,三阶交调失真小于-26dBc并与同种条件下未加微带补偿线的Doherty功率放大器,AB类放大器进行仿真比较验证,其功率附加效率比前者提升了17.3%,比后者提高了25%以上,其三阶交调失真比未加微带补偿线的Doherty功率放大器也改善了3dB左右,最后使用Autocad画图软件完成了实物制作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 技术背景及发展动态
• 1.2 论文的主要工作和安排
• 第二章 射频功率放大器的性能介绍
• 2.1 功率放大器的工作状态分类
• 2.1.1 A 类功率放大器
• 2.1.2 B 类功率放大器
• 2.1.3 AB 类功率放大器
• 2.1.4 C 类功率放大器
• 2.2 功率放大器主要技术指标
• 2.2.1 输出功率
• 2.2.2 效率和功率附加效率（PAE）
• 2.2.3 功率增益与增益平坦度
• 2.2.4 交调失真
• 2.3 邻信道功率泄漏比
• 2.4 动态范围
• 2.5 噪声系数
• 2.6 LDMOS 管的特点
• 第三章 Doherty 功率放大器的工作原理
• 3.1 Doherty 放大器结构
• 3.2 有源负载牵引原理
• 3.3 四分之一波长阻抗变换传输线
• 3.4 传输线特征阻抗的确定
• 3.5 Wilkinson 功分器
• 3.6 Doherty 功率放大器工作状态
• 第四章 Doherty 功率放大器设计
• 4.1 Doherty 功率放大器的设计指标
• 4.2 单级功率放大器设计
• 4.2.1 LDMOS 功放管选择
• 4.2.2 ADS 软件简介
• 4.2.3 功放管直流特性分析
• 4.2.4 放大器的稳定性分析
• 4.2.5 功放管的最佳负载阻抗和源阻抗求解
• 4.2.6 单级功率放大器的匹配
• 4.2.7 偏置电路的设置
• 4.2.8 单管功率放大器的输出特性
• 4.3 Doherty 放大器电路的设计
• 4.3.1 Wilkinson 功分器的设计
• 4.3.2 整个Doherty 功率放大器的设计仿真
• 4.3.3 加入微带补偿线的Doherty 功率放大器设计
• 4.3.4 峰值放大器栅极偏置对DPA 的PAE，增益和线性度的影响
• 4.4 Doherty 功率放大器的PCB 制作
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献