基于包络跟踪的高效率Doherty功率放大器设计

论文摘要

在现代无线通信系统中，功率放大器扮演者重要的角色。它将直流功率转化为射频功率，然后通过天线发送出去，使用户能够摆脱距离空间上的制约，实现完整的个人移动通信。为满足不断增长的通信业务量，无线通信系统往往采用复杂的调制方式，如峰均比为10.26dB的QPSK调制方式，而以OFDM调制方式为技术核心的第四代技术，其峰均比更是超过了12dB。为无失真地放大信号，这类非恒定包络的高峰均比信号要求功率放大器的具有较宽的线性动态范围。传统功率放大器模块使用功率回退的方法来解决线性度的问题，效率一般只有百分之十几，极大地牺牲了放大器的效率，造成了能量的损耗，影响了通信系统的性能及寿命。因此，在工程应用上，对于提高功率放大器的效率具有明显的现实意义。目前，常用的效率增强技术主要有LINC调制技术、Kahn包络分离与恢复技术（EE&R）、包络跟踪（ET）技术及Doherty结构等。本论文围绕功率放大器的效率问题进行展开，简要阐述了各种效率增强技术的原理，理论分析了Doherty结构的效率与工作机制。综合电路的结构、成本、效率等方面的考虑，文中对包络跟踪（ET）技术与Doherty结构进行了联合研究设计。外围控制电路会根据输入功率信号的大小，自主对功率放大器的漏极偏置电压进行选择。针对实际应用中辅助功放达不到饱和输出，造成负载牵引不足的问题，电路设计上对栅极采用自适应偏置，栅压会随着输入信号功率的增大而增加。当信号输入功率达到一定的阈值时，ALC电路会启动对输入进行调节衰减，有效保护功放系统。论文共分为六个章节，文中详细阐述了功率放大器及其控制电路的设计过程，文末对进一步的研究工作给予展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高效功率放大器的研究意义
• 1.2 Doherty 功率放大器的研究现状
• 1.3 论文内容结构安排
• 第二章 射频功率放大器分类及技术指标
• 2.1 射频功率放大器的分类
• 2.2 功率放大器的技术指标
• 2.2.1 功率增益及平坦度
• 2.2.2 效率
• 2.2.3 1dB 压缩点
• 2.2.4 互调失真
• 2.2.5 邻信道功率比 ACPR
• 2.2.6 误差矢量幅度 EVM
• 2.2.7 功率互补累计分布（CCDF）曲线
• 第三章 功放效率增强技术简介
• 3.1 Kahn 包络分离与恢复技术（EE&R）
• 3.2 LINC 调制技术
• 3.3 包络跟踪（ET）技术
• 3.4 Doherty 放大器结构
• 第四章 Doherty 功率放大器原理分析
• 4.1 有源负载牵引
• 4.2 对称 Doherty 功放电路分析
• 4.2.1 小功率输入模式
• 4.2.2 大功率输入模式
• 4.2.3 Offsetline 补偿线
• 4.3 Doherty 结构的扩展
• 4.3.1 多级 Doherty 放大器
• 4.3.2 逆置 Doherty 放大器
• 4.3.3 双频带 Doherty 功放
• 第五章 包络跟踪 Doherty 功放仿真设计
• 5.1 Doherty 功放的系统方案
• 5.1.1 传统 Doherty 功放存在的问题
• 5.1.2 系统的总体方案
• 5.2 单管功率放大器的仿真
• 5.2.1 直流静态工作点设置
• 5.2.2 稳定性分析
• 5.2.3 源负载阻抗牵引
• 5.2.4 匹配与偏置网络设计
• 5.2.5 单管功放仿真
• 5.3 Doherty 功率放大器的仿真
• 5.3.1 自适应漏极偏置 Doherty 功放仿真
• 5.3.2 自适应栅级偏置 Doherty 功放仿真
• 5.4 控制电路设计
• 5.4.1 平行耦合器及分支线耦合器
• 5.4.2 射频检波电路
• 5.4.3 自动电平控制（ALC）电路
• 5.4.4 漏极与栅极控制电路
• 第六章 实物制作与测试分析
• 6.1 测试环境方案
• 6.2 实物与测试分析
• 6.2.1 电路加工制作
• 6.2.2 效率与增益曲线测试分析
• 6.3 小结与展望
• 参考文献
• 个人简历在读期间论文科研情况
• 致谢