非对称Doherty功率放大器的研究与设计

论文摘要

随着无线通信系统的发展,人们对数据和信息的需求在不断的增加。功率放大器作为通信系统中最重要的模块之一,功放的性能对整个系统性能的影响至关重要。面对高速增长的移动数据业务和频谱资源短缺的威胁,高峰均比（PAR）的调制方式不断出现,如OFDM调制方式,这就对功放的线性度提出了较高的要求。此外,在全球节能减排的大环境下,通信系统中基站的效率就成为一个非常重要的指标,而功放的效率又直接影响了基站的效率。因此,如何在保证高线性度的提前下提高功放的效率一直是人们研究的重点和热点。本课题研究了一种非对称结构的Doherty功率放大器。传统的Doherty功放只能保证在功率回退6dB的情况下,确保功放保持较高的效率。对于3G通信中出现的高峰均比的通信模式,如WCDMA系统的峰均比可达9dB,传统Doherty已经不能满足系统的需求。非对称Doherty结构功放采用两个不同功率的晶体管,能够保证系统在回退9dB或者更多的情况下,仍然保持较高的效率。完美的解决了现代通信中,高峰均比的系统效率低的问题。而频段的选择刚好与国内的TD-LTE频段相吻合,TD-LTE作为TD-SCDMA的长期演进,已经成为第四代通信系统（4G）的主流技术,所以本课题所研究的非对称Doherty功率放大器也有很大的商用价值。本课题首先通过仿真的方式验证了非对称Doherty结构的可行性,了解了非对称Doherty工作过程中电流和电压的变化情况。最终,通过实物测试结果,对非对称Doherty的效率和线性度等性能给予了说明。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 功放在无线通信系统中的应用
• 1.2 论文的选题及主要工作
• 1.2.1 论文的选题依据
• 1.2.2 论文的主要工作
• 1.3 论文结构
• 第二章 功率放大器的设计基础
• 2.1 功率放大器的分类
• 2.1.1 A 类功放
• 2.1.2 B 类功放和AB 类功放
• 2.1.3 C 类功放
• 2.1.4 开关类功放
• 2.2 功放的主要性能指标
• 2.2.1 增益和增益平坦度
• 2.2.2 1dB 压缩点和三阶截断点
• 2.2.3 功放的线性度
• 2.2.4 功放的效率
• 2.2.5 功放的记忆效应
• 2.3 各种结构功放简介
• 2.3.1 提高功放效率的技术
• 2.3.2 提高功率放大器线性度的技术
• 第三章 Doherty 功放基本理论
• 3.1 传统对称Doherty 简介
• 3.2 有源负载牵引技术
• 3.3 Doherty 的阻抗特性
• 3.4 Doherty 功放的工作状态
• 3.4.1 低功率输出
• 3.4.2 中等功率输出
• 3.4.3 高功率输出
• 3.5 其他结构Doherty 功放
• 3.5.1 非对称Doherty 结构
• 3.5.2 多级Doherty
• 第四章 非对称Doherty 功放的设计过程
• 4.1 选管
• 4.2 单管ADS 仿真
• 4.2.1 偏置电路设计
• 4.2.2 LoadPull 和 SourcePull
• 4.2.3 匹配电路设计
• 4.2.4 非对称Doherty 系统电路设计
• 4.3 系统仿真结果
• 4.3.1 主功放单管仿真
• 4.3.2 系统电路增益
• 4.4 PCB 和制版
• 第五章 实物测试结果及其分析
• 5.1 增益测试
• 5.1.1 单管增益
• 5.1.2 系统增益
• 5.2 输入输出电压驻波比
• 5.3 线性度
• 5.4 效率
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录1 功放腔体原理图
• 攻读硕士学位期间的研究成果