基于EFJ模式的宽带高效率Doherty功率放大器设计

将EFJ模式功率放大器应用于Doherty功率放大器的载波功率放大器,利用EFJ类功率放大器的阻抗特性改善了Doherty功率放大器的带宽。此外,还引入后谐波控制网络来提高Doherty功率放大器的效率。功放的输入匹配电路采用阶跃式阻抗匹配来进一步拓展工作带宽。使用CGH40010F GaN 晶体管设计并加工完成了一款宽带高效率Doherty功率放大器。测试结果显示,在3.2~3.7GHz 频段内,饱和输出功率达到43dBm,饱和漏极效率60%~72.5%,增益大于10dB。功率回退6dB时,漏极效率40%~48.5%。     

应用于无线通信的宽带Doherty 功率放大器

在分析传统Doherty 合路结构对其带宽限制的基础上,提出一种新型负载调制网络。该负载调制网络为平行式负载调制和一段并联的1/4 波长短路线相结合的结构方案,经推理可有效弥补传统Doherty 负载调制网络中的带宽限制效应从而达到拓展带宽的目的。为验证设计方案的实际可行性,采用两个10 W 的GaN HEMT 晶体管设计了一款应用于无线通信的宽带Doherty 功率放大器并进行了实物测试,测试结果表明该功率放大器的工作带宽为1. 6～2. 6 GHz,整体频带内饱和输出功率大于41 dBm,饱和漏极效率最大能达到56%,输出功率回退6 dB 处的漏极效率在35%～38%之间,邻道功率比(ACPR)优于-45 dBc,表明该设计方案能够达到预期效果。     

准 单片连续B / J 类Doherty 功率放大器研制

文中采用准单片工艺研制了两级连续B/ J 类Doherty 功率放大器。采用非对称Doherty 架构,分析当 载波功放的阻抗逆变网络出现失配时,峰值功放非无穷输出阻抗对载波功放负载的影响,扩展了连续B/ J 类Doherty 功放的阻抗设计空间,在保持高回退效率的同时拓展带宽。该设计方法无需提取管芯的封装参数,摆脱对特定管芯 的依赖,更具有普遍性。测试结果表明,采用准单片工艺的2. 3~2. 7 GHz 频段连续B/ J 类Doherty 功率放大器输出 功率大于35 dBm,回退8 dB 漏极效率大于36%。     

应用于多标准无线通信的宽带Doherty功率放大器

提出一种新型输出合路器结构,以增强两路对称Doherty功率放大器(DPA)带宽性能。通过在峰值放大器输出端插入一段四分之一波长传输线,以补偿低功率区域中的载波放大器负载阻抗的稳定性。为此,峰值放大器输出匹配网络被用于在其关闭时将辅放大器的输出阻抗转换成准短路,并且当其开启时实现适当的阻抗匹配。且峰值放大器输出端插入一段四分之一波长传输线后取消了辅放大器输出端的补偿线,极大地拓宽DPA的带宽。最后,采用GaN晶体管CGH40010F基于新型合路器结构设计一款宽带Doherty功率放大器样品并进行实物加工测试。测试结果显示,新型宽带Doherty功率放大器实物在1.45~2.45GHz的1GHz带宽内,饱和输出功率为43.81~45.43dBm,饱和效率在53%~63%之间,输出功率回退6dB处的效率在40%以上,相对带宽高达51%。并采用WCDMA调制信号对功放电路的线性度进行了测试,结果表明电路的线性度良好。     

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.     

C波段全集成GaN MMIC Doherty功率放大器设计

采用0.25 μm氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）工艺设计了一种全集成单片微波集成电路（MMIC）多尔蒂（Doherty）功率放大器（DPA）。采用了新型的拓扑结构,去除了传统DPA中主路放大器的阻抗变换器以及两路合成后的阻抗转换器,直接在主路输出匹配网络（OMN）中实现饱和点和回退点的阻抗的转换,采取适当的阻抗,与传统电路相比,降低了阻抗转换率,拓宽了频带。此外功率分配器也采用了新颖的拓扑结构,减少了元器件的使用,并且在DPA的匹配网络中使用集总电感的电容降低版图的面积。设计了一款工作在4.6~5.4 GHz的Doherty类功放,版图后仿真结果显示,饱和输出功率为40 dBm,饱和点漏极效率DE为58.9%~61.3%,6 dB回退点的漏极效率为38.3%~45%,增益为8.4~11.3 dB,版图面积为2.4 mm×1.1 mm。     

逆F类高效氮化镓Doherty射频功率放大器设计*

逆F 类功放在接近饱和区工作时效率很高,将其与Doherty 功放结构相结合,可以实现一种在大功率回退的情况下仍然具有很高效率的射频功率放大器。本文设计了一款基于GaN HEMT 晶体管的高效率的逆F 类Doherty 功率放大器,工作频带为910MHz-950MHz。单音信号测试结果显示,在930MHz 处,功放回退7.5dB 后漏极效率仍高达64.2%。使用3 载波WCDMA信号作为测试信号,利用数字预失真技术进行线性化后,功放输出信号的上下边带邻信道功率比(ACPR)分别为-35.39dBc 和-35.9dBc。     

基于GaN 的3. 4~ 3. 6 GHz 高增益Doherty 功率放大器

基于两级功率放大器架构,设计了一款平均输出功率为37 dBm(5 W)的高增益Doherty 功率放大器。 该器件通过增加前级驱动功率放大器提高Doherty 功率放大器的增益,采用反向Doherty 功率放大器架构,将λ/4 波 长传输线放置在辅助功放后端,相位补偿线放置在主功放前端,并使主功放输出匹配网络采用双阻抗匹配技术实现 阻抗变换,如此可扩宽功率放大器的工作带宽。连续波测试结果显示:3. 4~3. 6 GHz 工作频段内,饱和输出功率在 44. 5 dBm 以上,功率饱和工作点PAE 在43. 9%以上;在平均输出功率(37 dBm,5 W)工作点,回退量大于7. 5 dB,功 率附加效率PAE 为36. 8%以上,功率增益在31 dB 以上。     

对合成电路优化的126 W Doherty功率放大器

基于自主研发的RF LDMOS功率晶体管以及散热法兰,设计了一款用于无线通讯以及L波段和S波段雷达系统的大功率高效率的功率放大器。在保证了器件的射频接地以及散热的前提下,在封装内部设计了输入内匹配和输出内匹配电路,提高了管芯的阻抗点以便于电路板匹配。利用Doherty功率放大器结构可以提高功率回退处效率的特点,结合输出内匹配对负载阻抗点的翻转作用,得到了一种结构优化的Doherty实现方案,在峰值功率处达到398 W的输出功率,52%的漏极效率;以及功率8 dB回退的平均功率处126 W的输出功率,43%的漏极效率。这种改进技术进一步提高了功率回退处的效率,相对普通Doherty功率放大器结构,性能提升了16%,改善了无线通信系统的射频性能。     

混合连续型宽带Doherty射频功放

无线通信系统的快速发展对系统传输带宽和信号的峰均比的要求急剧增加,针对新一代基站固态功放的宽带应用需求,本文设计了一款混合连续型宽带Doherty功率放大器(DPA).将DPA的主功放设计成混合连续模式,兼顾主功放在饱和与回退时的基波与二次谐波输出负载阻抗,改善DPA的带宽与回退效率.双阻抗匹配舍弃负载调制网络处的四分...     

基于新型输出结构的宽带高效率功率放大器

提出一种具有新型匹配网络的宽带高效率功率放大器,以及利用开路扇形微带线构成的紧凑型输出匹配网络,并给出了阻抗推导过程。该输出匹配网络在一定带宽条件下能满足晶体管的高效率所对应的阻抗设计空间要求。为了进一步拓展带宽,采用阶跃式阻抗匹配方法设计输入匹配网络。通过理论分析与仿真,最后设计并制作了一款频段为1~3.1 GHz的宽带高效率J类功率放大器。测试结果表明,在该频段内漏极效率为61.4%~70.2%,输出功率为39.3~41.7 dBm,增益为9.3~11.7 dB。     

改进负载调制的GaN Doherty功率放大器及其线性化

在分析传统Doherty负载调制的基础上,通过选取合适的峰值放大器负载阻抗和采用较高的偏置电压,增强了Doherty功率放大器的负载调制,使其适用于大范围（9dB）回退情况下的应用。为了验证分析的有效性,设计和实现了一个具有100MHz瞬时带宽的2.55GHz GaN Doherty功率放大器。测试结果表明：在工作带宽内饱和功率约为49.4dBm,平均峰值效率为64%,9dB回退时的平均效率约为40%。当使用5载波100MHz带宽LTE-advanced信号激励时,在平均输出功率为40.2dBm时效率可达40.3%,经过数字预失真校正过的邻道泄漏比（ACLR）低于-48dBc,达到较好的线性度。     

一种基于阻抗缓冲匹配技术的高效率Doherty放大器

为了在功率回退时满足功率放大器对高效率的要求,提出了一种采用阻抗缓冲匹配技术的Doherty功率放大器。通过负载牵引仿真,得到功放管的最佳基波和谐波负载阻抗。在此基础上,采用一种谐波控制阻抗匹配网络设计方法来设计主/辅路放大器的输出匹配网络,实现了高回退效率。为了验证该方法的有效性,设计并实现了一个1.635 GHz高效率Doherty功率放大器。测试结果表明,该放大器的饱和功率大于44 dBm,峰值效率为75%,6 dB功率回退时的效率为70%。该方法能有效提高Doherty功率放大器的回退效率。     

1.8 GHz Doherty功率放大器小型化技术研究

基于In GaP/GaAs HBT工艺设计了一款工作在1. 8 GHz的三级Doherty功率放大器,第一、二级为驱动级,第三级为Doherty放大器。通过分析Doherty结构,在原有基础上重新设计Doherty电路,使用LC元件替代微带线,减小功率分配网络与合路匹配网络的面积,进而缩小整体电路的面积。将输入、输出匹配网络及功分、合路部分集成至基板上,整体封装尺寸5 mm×5 mm。测试结果表明,芯片输入、输出回波损耗优于-15 d B,放大器整体增益优于33 d B,3 d B压缩点输出功率35 d Bm,其中第三级Doherty放大器峰值功率附加效率(PAE) 47. 9%,8 d B回退点的功率附加效率32. 7%。     

High-Efficiency Broadband Parallel-Circuit Class E RF Power Amplifier With Reactance-Compensation Technique

Class E amplifier offers high efficiency approaching 100% for an ideal case. This paper introduces a first practical implementation of a novel broadband class E power amplifier design combining a parallel-circuit load network with a reactance compensation technique. The novel broadband parallel-circuit class E load network using reactance compensation technique has been discussed based on theory and its experimental verification. A proper guidelines method of designing a high-efficiency broadband class E power amplifier with an LDMOS transistor until the final prototype measurement and optimization will be discussed. In the measurement level, the drain efficiency of 74% at an operating power of 8 W and power flatness of 0.7 dB are achieved across a bandwidth of 136-174 MHz. The efficiency result is the highest result for VHF broadband frequency to date with a low supply voltage of 7.2 V. Simulations of the efficiency, output power, drain voltage waveform, and load angle (impedance) were verified by measurements and good agreements were obtained.     

基于功放管最优负载阻抗的Doherty功率放大器效率提升方法

本文给出了一种提高Doherty功率放大器（DPA）效率的方法．为减轻非理想负载调制和膝点电压效应引起的DPA效率下降,首先分析得出了载波和峰值功放管负载阻抗应满足的要求,推导出了与载波放大器负载阻抗相关的等驻波比圆,并使用该圆得到了载波功放管的最优负载阻抗,以提高DPA的效率．根据所提方法设计并实现了一个工作在2．35GHz的非对称DPA．单音信号测试时,该放大器的饱和功率为49．3dBm,在峰值和8dB回退功率下其漏极效率分别高于68％和55％．五载波100MHz LTE-advanced信号激励下,输出功率40．5dBm时该放大器的平均效率为50．5％,其校正后的邻道泄露比（ACLR）低于－47．5dBc．实验结果表明,本文设计的非对称Doherty放大器具有较高的平均效率和良好的线性度性能,验证了所提方法的有效性．