基于GaN HEMT 器件的宽带高效功率放大器

介绍一种宽带高效放大器设计方法,并基于GaN HEMT器件研制了宽带高效功率放大器。采用源牵引和负载牵引方法获得适应宽带条件的最佳源阻抗和负载阻抗,然后综合宽带匹配网络并实现测试电路设计。实测结果表明,该放大器在0.9～2.7GHz工作频带范围内,放大器输出功率均大于10W,工作效率在51%～72%之间,增益大于13dB。为改善放大器线性度指标,采用商用预失真芯片搭建简单的预失真电路对放大器进行线性化校正,并给出了详细的测试结果。     

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．     

应用于移动通信微基站的宽带Doherty功率放大器

设计了一款应用于移动通信微基站的宽带Doherty功率放大器DPA(Doherty Power Amplifier),工作频段为 3.4ＧＨｚ~3.6ＧＨｚ,同时,将Chebyshev低通滤波器形式的阻抗变换网络设计的宽带匹配电路应用于DPA的匹配电路中,设计中采用Agilent公司的先进设计系统软件ADS(Advance Designed System),主、辅功放均选取 Cree公司型号为CGH40010F的 GaN晶体管,仿真结果表明,设计的DPA在工作频段内饱和的输出功率及漏极效率均超过43ｄＢｍ及68％,功率回退6ｄＢ范围内,漏极效率为 44％ ~51％。实测结果表明,功率回退6ｄＢ 范围内漏极效率为26％ ~39％,最大饱和漏极效率为51％。     

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%。     

平衡式宽带Doherty射频功率放大器

为了满足未来通信系统对多波段多模式的射频功率放大器的要求,需要对传统Doherty结构予以改进。在传统Doherty结构基础上,通过分析其输出合路结构的阻抗变换比,阐明了阻抗变换比对带宽的影响,并运用平衡式的结构来拓展合路的带宽。最后,采用CREE公司的Ga N功放管设计了一款工作于1.85—2.65GHz频带的Doherty功率放大器,并实现了频率在整个频带内输出功率回退5~6d B时漏极效率大于38%、最大输出功率大于44d Bm且整体合路增益10d B左右,从而验证了该合路结构的可行性。     

基于GaN HEMT的Doherty功率放大器设计

设计一款基于GaN HEMT的S波段Doherty功率放大器(DPA)。主放大器是采用GaN HEMT设计的AB类功放,辅助放大器是GaN HEMT的C类功放。利用ADS对电路进行仿真,单音测试结果表明,DPA工作频率在2.3~2.4 GHz,输入功率为29 dBm时,工作增益不小于14 dB,输出功率大于43 dBm,功率附加效率超过65%。分析了辅助放大器偏置电压对DPA性能的影响,偏置电压变小,DPA的效率和线性度较好。     

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。     

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。     

Doherty功率放大器的研究进展

随着现代数字无线通信的发展,功率放大器尽可能满足高效率、高线性度和高集成度的要求。目前,Doherty功率放大器因其兼具高效率和高线性度的特点,已成为当前射频（微波）功放研究的热点。文章综述了几种提高Doherty功率放大器效率、线性度和集成度的方法,包括二极管线性化技术、自适应偏置技术和预失真技术等,讨论了两种新的Doherty结构（多路结构和串联型结构）,并简单介绍了目前已完成的工作。最后,展望了Doherty功率放大器的未来发展趋势。     

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。     

基于GaN HEMT的高效率Doherty功率放大器设计

通过分析传统Doherty功放的负载调制网络存在的带宽限制和晶体管输出电容对于效率的影响问题。利用改善阻抗变换比和补偿载波功放晶体管的输出电容的方法提出一种新型负载调制网络,使用GaN HEMT晶体管并基于此网络设计完成了一款高效率的Doherty功率放大器。该Doherty功率放大器采用不等分结构设计。此外,采用阶跃式阻抗匹配方法设计主辅功放的输入输出匹配网络来拓展Doherty功放的工作带宽。测试结果显示,在2.8~3.2 GHz频段内,饱和输出功率达到45 dBm,饱和漏极效率65%~73.18%。功率回退6 dB时,漏极效率在45%~50%之间,功率回退9 dB时,漏极效率在38.94%~44.68%之间。     

线性化Doherty功率放大器的研究

阐述了线性化功率放大器的发展过程。利用ADS进行Doherty功放的仿真分析,设计了一种多个放大器并联的Doherty功放电路,并与经典的Doherty功放比较效率的高低。研究结果表明,此多级并联Doherty功放电路比传统功率放大器效率要高,并且有电路简单、成本低、工作稳定等优点。     

Doherty功率放大器研究与设计

在无线通信系统设计中,功率放大器设计是很重要的一部分,影响着整个系统的性能。效率和线性度则是功率放大器的两个重要的指标,也是设计功率放大器的重点。详细介绍了用来提高功率放大器效率的Doherty结构,并通过使用ADS2004仿真设计了一个符合指标的30 W Doherty功率放大器。     

采用E类峰值放大器的反向Doherty功放设计

为获得更高的功率附加效率,采用了E类峰值放大器代替传统反向Doherty功放中的C类峰值放大器.E类峰值放大器的负载网络由一个阻抗匹配电路和两个谐波抑制电路组成.通过分析,得出了功放的设计步骤,同时为了证明分析的有效性,设计了一个工作在1.96GHz,输出为38dBm的带E类峰值放大器的反向Doherty功放.仿真结果显示,在输出功率为38dBm时,与平衡AB类功放和传统反向Doherty功放相比,带E类峰值放大器的反向Doherty功放分别有11.5%和1.1%的功率附加效率的提升.当输出功率从24dBm到38dBm变化时,测得的二次和三次谐波抑制分别大于36dB和30dB.     

宽带高效率Doherty 电路的雷达应用设计

针对未来多功能一体化雷达探测、通信等多样化需求,雷达系统的发射链路需要在探测和通信两种 不同应用下同时输出高效率特性。但是基于非恒包络的通信信号具有高峰均比特点,而雷达系统恒包络信号却可以在高的饱和功率点工作。要求发射链路的功放既能在饱和输出高效率,还要在回退功率处仍然具有高效率特性。文中的雷达发射通道设计中,使用10 W 内匹配式功率放大器,验证了同时具有雷达探测和无线通讯的宽带高效率Doherty 功放电路。功放电路对输入功分电路采用双节宽带设计, 并使用短路切贝雪夫阶梯阻抗变换结构设计输出合成网络, 使得Doherty 电路在功放原来14%相对工作带宽内具有回退高效率, 其中6 dB 功率回退效率最大提升10%, 并满足雷达工作特性参数要求。     

高效率Doherty功率放大器的研究与设计

针对目前第三代通信系统中OFDM信号的高峰均比特性,研究了高效率的Doherty功放结构.用ADS对Doherty功放和传统的AB类平衡放大器进行了仿真对比,然后对两者实物进行了测试,结果表明当Doherty功放在功率回退6 dB的情况下仍能维持37%的功率附加效率,此时三阶交调系数能达到-42 dBc,适用于第三代无...     

Doherty高效功率放大器的设计

根据Doherty技术设计并实现了运用于2010～2025MHz频段的高效率功率放大器。在设计Doherty放大器过程中采用了放大器单管双向牵引优化方法提高单管功率放大器效率,通过对晶体管的双向牵引(源牵引和负载牵引)仿真得到单管匹配优化网络,通过调节补偿线对Doherty放大电路进行整体优化设计。仿真结果表明,与传统的平衡式AB类放大器相比,在传输功率回退较大的高峰均比信号时,Doherty技术在功率附加效率上有10%左右的提高。得到实物测试结果为在输出功率回退6dB时,效率为30.1%,增益为9.9dB。该功率放大器结构简单,适用于无线通信领域。     

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。