基于ADS平台不对称Doherty功率放大器的仿真设计

为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了一款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Doherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140H LDMOS晶体管,通过优化载波放大器和峰值放大器的栅极偏置电压改善三阶互调失真(IMD3),同时通过调节输入功率分配比例改善由于峰值放大器对载波放大器牵引不足导致的失配问题,从而改善不对称Doherty功率放大器的输出性能。仿真结果表明,当载波放大器的栅极偏置电压为2.84 V,峰值放大器的栅极偏置电压为0.85 V并且输入功率比例为1:2.3,输出功率为44 dBm时其功率附加效率(PAE)为24.21%,IMD3为-44.46 dBc,和传统AB类平衡功率放大器相比PAE提高了8.58%,IMD3改善了6.98 dBc。     

线性Doherty功放的优化设计

设计了一个高效率、高线性度的射频Doherty GSM基站功放。利用Doherty功放的载波放大器与峰值放大器之间的互调对消技术使Doherty功放的三阶互调干扰(IMD3)改善了11dBc;并通过相位补偿延迟线的前置处理进一步提高了功放的效率,使其效率比常用的平衡补偿线方案提高了4%左右。文中利用两个MRF9060功放管制作了一个GSM频段Doherty功放,其实测1dB压缩点功率(P1dB)达到了130W;双音测试表明:经过4.5dB的回退后三阶互调失真(IMD3)优于-35dBc,此时功率附加效率(PAE)高达47.3%;WCDMA 3GPP的测试结果表明:经过6dB回退后,其5MHz偏移量的邻道功率比(ACPR)优于-40.5dBc,PAE为43.5%,比AB类平衡功放的效率提高了17.8%。结果表明:该设计方案较好地解决了射频功放功率与效率之间的矛盾,适用于射频功放的设计。     

用于W-LAN的5.8GHz InGaP/GaAs HBT MMIC线性功率放大器

介绍了一种应用于W-LAN系统的5.8 GHz InGaP/GaAs HBT MMIC功率放大器。该功率放大器采用了自适应线性化偏置电路来改善线性度和效率,同时偏置电路中的温度补偿电路可以抑制直流工作点随温度的变化,采用RC稳定网络使放大器在较宽频带内具有绝对稳定性。在单独供电3.6 V电压情况下,功率放大器的增益为26 dB,1 dB压缩点处输出功率为26.4 dBm,功率附加效率(PAE)为25%。三阶交调系数(IMD3)在输出功率为26.4 dBm时为-19 dBc,输出功率为20 dBm时低于-38 dBc,在1 dB压缩点处偏移频率为20 MHz时邻道功率比(ACPR)值为-31 dBc。     

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。     

26 GHz高回退效率Doherty功率放大器

针对功率回退时主路功率放大器不能有效进入饱和状态导致Doherty功率放大器回退效率低的问题,通过降低主路功率放大器的供电电压,实现了高回退效率,同时增大辅路功放管的尺寸弥补了电路的总输出功率。基于0. 1μm GaAs pHMET工艺,设计了一个26 GHz两级非对称的Doherty功率放大器。仿真结果表明,在26 GHz时增益达到16 dB,功放的饱和输出功率为27. 4 dBm,峰值功率附加效率(PAE)为40. 7%,输出功率回退7 dB时PAE仍达到38%,与传统Doherty功率放大器相比具有更高的回退效率,版图的尺寸为3. 2 mm×2. 2 mm。     

基于谐波控制的线性高效Doherty功率放大器

设计并实现了一款工作在3.5 GHz全球微波接入互操作性(WiMAX)波段的高效率、线性Doherty功率放大器。通过合理控制载波功放的包络阻抗、谐波阻抗以及利用Doherty载波功放和峰值功放线性抵消原理,使得Doherty功率放大器同时满足高的效率和线性度。仿真结果表明：通过合理调节峰值功放的栅极偏压,所设计的Doherty功放在保证三阶交调失真(IMD3)和五阶交调失真(IMD5)低于-30 dBc时,功率附加效率(PAE)可高达63%。     

一种非对称Doherty功率放大器设计

针对传统Doherty功率放大器功率回退范围小、有源牵引不足的缺陷,在传统Doherty基础上进行改进,采用不同峰值输出功率功放管的非对称Doherty结构,并结合多谐波双向牵引技术,设计了应用于LTE-TDD基站的功率放大器.ADS仿真结果显示,在峰值输出功率回退10 dB处,3阶互调(IMD3)为-26 dBc,功率附加效率(PAE)达到47.6％,与AB类平衡功放相比,提高近30％,在保证线性度的同时,实现了高功率回退范围内的高效率;S11和S22小于-11 dB,增益约为16dB,且1 dB压缩点向3 dB压缩点过渡较为平滑,有利于与数字预失真系统结合.     

一体化匹配网络的Q波段Doherty功率放大器MMIC设计

提出了一种毫米波Doherty放大器一体化匹配网络的设计方法。该匹配网络将功率合成、阻抗变换和相位调节功能一体化,结合兰格耦合器,去除了传统Doherty功放结构中输出和输入四分之一波长线。采用0.15μm GaN工艺研制了一款Doherty放大器MMIC。连续波测试条件下,此放大器在38～42 GHz频段内,饱和功率达到40 dBm,饱和PAE大于24%,6 dB输出功率回退PAE达到16%。在中心频率40 GHz、20 MHz双音间隔测试条件下,输出功率回退3 dB时,放大器的三阶交调失真IMD3小于-21 dBc。     

基于GaN工艺的3.3～3.6 GHz Doherty功率放大器MMIC设计北大核心

基于GaN工艺设计了一款饱和输出功率为44 dBm、功率回退为9 dB的非对称Doherty功率放大器。为了提高增益，在Doherty功率放大器前方增加驱动级。通过对主放大器的输出匹配电路进行阻抗匹配优化设计，去掉λ/4阻抗变换线；辅助功放输出阻抗采用RC网络等效代替，控制输出匹配电路相位为0°,确保关断时为高阻状态；合路点的最佳阻抗直接选取50Ω,从而去掉λ/4阻抗变换线。芯片仿真结果表明，在3.3～3.6 GHz时，Doherty功率放大器的饱和输出功率达到44 dBm以上，功率增益达到25 dB以上，功率附加效率(PAE)达到50%以上；功率回退为9 dB时，PAE达到34.7%以上。Doherty功率放大器的版图尺寸为3.4 mm*3.3 mm,驱动级功率放大器的版图尺寸为1.5 mm*1.7 mm。     

一种3.5 GHz LTE应用的30W40％效率GaN Doherty功放设计

设计了一款适用于多载波聚合,满足160 MHz LTE信号带宽下适用数字预失真技术(DPD)校正的GaN Doherty功放。测试结果表明,在3.4～3.6 GHz的工作频率范围内,使用脉冲信号测试时,功率放大器的饱和输出功率大于54 dBm,在输出回退功率44.8 dBm时的效率大于40%,平均功率增益为13.5 dB。电路的初始ACPR值为-33 dBc,利用DPD平台对该功率放大器进行校正可将ACPR改善20 dBc左右,达到-51 dBc以下,从而达到系统应用的要求。     

Highly linear 0.18-/spl mu/m CMOS power amplifier with deep n-Well structure

The linearity of a 0.18-/spl mu/m CMOS power amplifier (PA) is improved by adopting a deep n-well (DNW). To find the reason for the improvement, bias dependent nonlinear parameters of the test devices are extracted from a small-signal model and a Volterra series analysis for an optimized nMOS PA with a proper matching circuit is carried out. From the analysis, it is revealed that the DNW of the nMOS lowers the harmonic distortion generated from the intrinsic gate-source capacitance (C/sub gs/), which is the dominant nonlinear source, and partially from drain junction capacitance (C/sub jd/). Single-ended and differential PAs for 2.45-GHz WLAN are designed and fabricated using a 0.18-/spl mu/m standard CMOS process. The single-ended PA with the DNW improves IMD3 and IMD5 about 5 dB with identical power performances, i.e., 20 dBm of P/sub out/, 18.7 dB of power gain and 31% of power-added efficiency (PAE) at P/sub 1dB/. The IMD3 and IMD5 are below -40 dBc and -47dBc, respectively. The differential PA with the DNW also shows about 7 dB improvements of IMD3 and IMD5 with 20.2 dBm of P/sub out/, 18.9 dB of power gain and 35% of PAE at P/sub 1dB/. The IMD3 and IMD5 are below -45 dB and -57 dBc, respectively. These performances of the linear PAs are state-of-the-art results.     

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。     

CDMA800多载波线性功率放大器的设计

设计了一款6载波的高线性功率放大器.在功放管绝对稳定基础上,利用Loadpull和Sourcepull技术得到管子的最佳输入输出匹配电路.整个模块采用了4级放大,增益达到了50dB,最大输出功率42 dBm,互调衰减达到了-47dBc,ACPR和PAE效率均达到了电信的系统标准.末级采用了双平衡放大以提高功放的线性度.     

250 W HVHBT Doherty With 57% WCDMA Efficiency Linearized to ${-}$55 dBc for 2c11 6.5 dB PAR

A two-way symmetrical Doherty amplifier exhibiting 250 W saturated power has been developed using high-voltage HBT (HVHBT) GaAs technology biased at 28 V on the collector. Greater than 57% collector efficiency at 50 W (47 dBm) average output power has been demonstrated while achieving -55 dBc linearized ACPR at 5 MHz offset using a two-carrier-side-by-side WCDMA input signal with 6.5 dB PAR measured at 0.01% probability on the CCDF. In addition, a two-stage HVHBT lineup exhibiting 450 W (56.5 dBm) peak power has been demonstrated. The output stage consists of a pair of 250 W two-way symmetrical Doherty amplifiers power combined using a low-loss branchline combiner and driven by a single-ended 100 W class AB high-efficiency amplifier. The lineup demonstrated 44% PAE at 100 W (50 dBm) average output power with 25 dB lineup gain while achieving - 55 dBc linearized ACPR at 5 MHz offset using a two-carrier-side-by-side WCDMA input signal with 6.5 dB PAR measured at 0.01% probability on the CCDF. The lineup exhibits 400 W (56 dBm) PldB at 60% PAE CW, with 45% PAE at 6 dB backoff.     

基于Doherty技术的25W高效率功率放大器设计

本文将Doherty效率增强技术应用于无线通信中的末级——高功率放大器。首先介绍了Doherty功率放大器的工作原理,然后分析了其效率指标,最后采用飞思卡尔半导体的MRF6S21050放大器,使用Agilent公司E-DA软件ADS2008设计了一个平衡式Doherty功率放大器,实现6dB功率回退效率42%,P1dB功率44.2dBm。     

调整峰值功放电流响应提高效率的LTE-A Doherty 功放*

介绍了一种利用宽带输入匹配网络调整峰值功放输出电流,改善Doherty 功放负载调制效果和带内 效率的设计方法。理论分析表明,Doherty功放中峰值功放C 类偏置情况下带来的带内不一致开启特性会影响输出 电流和负载调制效果。通过引入宽带输入匹配网络,能有效改善它的开启不一致性。为验证分析结果设计了具有 宽带(采用简易实频技术)和窄带两种不同输入匹配网络,用于2.15GHz 频段LTE-A 的Doherty功放。仿真和测试 结果表明,功放的输出功率超过49dBm,在7dB 回退功率处,宽带输入匹配Doherty 功放的带内效率达到42% 以上, 效率波动由10%降低到2%。使用100MHz 宽带LTE-A 信号经过线性化改善后,在40dBm 输出时,宽带输入匹配网 络的Doherty功放上下边带ACLR(adjacent channel leakage ratio)指标为-45.1/-44.9dBc,效率为40.5%,均优于窄带输入匹配网络的Doherty功放。