拟牛顿粒子群算法在非线性电路谐波平衡方程中的应用

因为功率放大器的非线性失真会导致交调失真的产生以及邻信道干扰等问题,严重影响系统的性能,所以对放大器模型进行定量的描述和分析是很重要的。在研究已有的非线性电路谐波平衡分析方法基础上,采用粒子群算法与拟牛顿算法结合(拟牛顿粒子群算法)求解谐波平衡方程,得出相应的仿真分析结果。结果表明,应用拟牛顿粒子群算法提高了系统的收敛速度,同时与实际放大器各个指标拟合较好,对非线性电路分析具有较好的参考价值。     

F类Doherty功率放大器的设计

为了满足新一代基站对功率放大器效率的要求,将开关F类功率放大器与Doherty理论相结合,并从实际应用考虑,采用LDMOS管研制了一款应用于FDD-LTE基站的高效率功率放大器,并将其与数字预失真系统结合。实测结果显示,设计的功放小信号增益为15dB左右,整个6dB回退范围内的功率附加效率大于42%,经过数字预失真系统纠正后的ACLR达-60dBc@5MHz,基本实现了高效率和高线性度的设计要求。     

三路Doherty功率放大器的设计与仿真

基于可有效提高功放效率的Doherty理论,对两路非对称Doherty所存在的问题进行剖析,提出了一种嵌入内Doherty的三路Doherty(3-way Doherty)结构,并对该三路Doherty的工作状态和阻抗变换等基本理论作了细致描述与分析,最终结合多谐波双向牵引技术和双匹配技术,成功设计了一款平均输出功率为5W的TD-LTE直放站三路Doherty功率放大器.中心频率2600 MHz的仿真结果表明,平均输出功率处的三阶互调系数IMD3为-36 dBc,增益Gp达10.6 dB,功率附加效率PAE保持在56％左右,较普通AB类功放有近38％的提高,且在整个12dB回退范围内功率附加效率曲线相对平坦,符合现代功放高功率回退和高效率的设计要求,可以与数字预失真技术结合用于实际直放站中.     

面向TD-LTE通信系统的功放新模型

鉴于参数辨识过程简单的优点,记忆多项式模型已被广泛用于模拟功率放大器的行为。在记忆多项式功放模型的基础上,提出了一种面向TD-LTE通信系统的有理函数功放新模型。该模型通过基于两个记忆多项式模型的比率,在保证模拟小信号输入功放特性的同时还能够对大信号驱动下的功放行为进行准确预测,应用最小二乘法技术提取模型参数。利用NXP功放管设计Doherty功放电路,在ADS环境下导出强非线性输入输出信号数据实现模型性能验证。结果表明,提出的新模型性能优于传统的记忆多项式模型,具有更高精度,能够精确模拟功率放大器特性,对射频功放行为建模的研究与发展具有重要参考价值。     

面向WiMAX的非对称Doherty功放研究与设计

针对经典Doherty结构在WiMAX应用中存在的某些缺陷,提出了一种大功率管和负载牵引技术相结合的方法,解决了经典Doherty实际输出功率小于其饱和功率的问题.设计了一款应用于3.4～3.6 GHz频段WiMAX基站的非对称Doherty功率放大器,在功率回退9.5dB的范围内,功率附加效率(PAE)均在45％以上.采用添加前置延迟线和输出补偿线的方案,改善了峰值功放的负载调制效应,降低了载波功放向峰值功放的功率泄露.     

基于TD-LTE 和GSM 双频功率放大器设计与实现

通过对传输线理论和阻抗变换原理的深入研究,分析推导了三枝节微带传输线级联结构和具有开路 枝节的三节微带传输线结构两种双频匹配网络。基于该公式推导,设计并实现了同时工作在TD-LTE 网络和GSM 网络的双频功率放大器。仿真与实测结果表明在设计的两个工作频段内,增益为16dB 左右且增益平坦度小于依 1dB,饱和输出功率点的功率附加效率接近70%,输出功率及小信号测试均满足设计要求,验证理论正确性的同时, 也为双频功率放大器的研究与推广提供了设计参考。     

三级Doherty功率放大器的研究

为了降低基站能耗和简化散热设计,基于可有效提高功放效率的三级Doherty理论,研制了一款平均输出功率为50W的FDD-LTE基站三级Doherty功率放大器,并将其与数字预失真系统结合,在保证线性度的基础上,大幅提高了功放在高功率回退范围内的效率。LTE信号下的实际测试结果表明,设计的功放增益为12.5dB左右,平均输出功率处的功率附加效率(PAE)保持在40%左右,且在整个9dB回退范围内功率附加效率曲线相对平坦。此外,经过数字预失真系统纠正后的ACLR达-62dBc,满足现代功放高功率回退、高效率和高线性度的设计要求。     

高效率高线性度功率放大器的设计与实现

基于对传统两路Doherty功放存在的问题分析,文中对其结构进行改进,提出了一种新颖的非对称结构。该非对称结构采用相同的功放管,通过变换漏极与栅极电压分别对主辅功放进行负载牵引和源牵引以达到不同的饱和输出功率,从而实现更高的功率回退。基于该理论,结合互调对消技术和多谐波双向牵引技术设计并实现了应用于工作频段为2.57～2.62GHz的TD-LTE直放站功率放大器。在饱和输出功率回退9dB的平均输出功率处,功率附加效率(PAE)为38%,5MHz和10MHz偏移量的相邻信道功率比(ACPR)分别为-41dBc和-50dBc,实测结果显示Doherty功放的参数性能良好,满足TD-LTE直放站要求的同时验证了设计方案的正确性。     

适用于宽带通信系统的 DHW功放模型

为有效模拟宽带通信系统中功放的非线性行为,研究了一种双路 Hammerstein-Wiener（DHW）功放模型。分别施加相同的激励信号于该模型的Hammerstein分支和Wiener分支,并将两分支输出信号累加作为最终的响应。利用NXP功放管进行Doherty电路设计并加入多载波WCDMA信号驱动,从ADS中导出强非线性输入输出数据进行模型实验测试。结果显示阶数相同条件下,与 Hammerstein和Wiener模型相比,此双路 Hammerstein －Wiener功放模型能够获得更好的RMSE 。另外,该功放模型可在减少整个记忆多项式参数数量30％～40％的前提下,获得与记忆多项式模型近似相同的性能,对功放系统行为模型的研究具有重要的参考价值。