高效率低谐波失真宽带功率放大器设计

基于连续型功率放大器理论,提出一种高效低谐波失真宽带功率放大器的设计方法,并采用GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件设计了验证电路。结合连续型功率放大器理论和多谐波双向牵引技术,找到一簇最佳负载阻抗值,并运用切比雪夫低通滤波器形式的阻抗变换器设计宽带匹配网络。偏置电路采用双扇形开路微带线和滤波电路相结合的方法进行设计,以减小电路尺寸和扩展具有高输入阻抗偏置电路的带宽。实验结果表明,在1.7~2.7 GHz工作频带内,功率附加效率为50%~60%,输出功率大于4 W,增益为(14±0.9)dB,二次谐波失真小于-25 dBc,三次谐波失真小于-60 dBc。     

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GaN器件的连续型高效宽带功率放大器设计*

提出一种高效宽带功率放大器的设计方法,并基于GaN HEMT 器件CGH40010F 设计了验证电路。利用功放管输出寄生参数的等效网络,将基于连续型功放理论得到的负载阻抗转换到封装参考面上,并利用多谐波双向牵引技术对转换后的负载阻抗进行适当调整,使二次谐波负载阻抗位于高效率区以及基频负载阻抗能够获得高功率附加效率和高输出功率。谐波阻抗位于高效率区使得匹配网络的设计简化为基频匹配网络的设计,降低了对谐波阻抗匹配的难度和宽带匹配网络设计的复杂度。实验结果表明:在1GHz -3GHz 工作频带(相对带宽100%)内,功率附加效率在53%-64.6%之间,输出功率为39.5±2dBm,增益为11.5±2dB,二次谐波小于-15dBc,三次谐波小于-25dBc。     

基于平衡结构的高效率E类功率放大器设计

针对E类功率放大器输入输出回波损耗较大的缺陷,提出采用平衡结构的E类功率放大器的设计方法.仿真结果显示,在输入为28 dBm时,功率附加效率(PAE)达到最大(85.2％),集电极效率η为88.3％,输出功率为42.4 dBm;在320～360 MHz频率范围内,S11小于-19 dB,S22小于-15 dB,输入驻波系数小于1.3,输出驻波系数小于1.4;在325～355 MHz范围内,PAE达到60％以上,具有较大的高效率带宽.输出匹配网络采用二次谐波抑制技术,谐波失真得到较好的抑制,二次谐波失真达到-92.4 dBc.     

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。     

基于改进型匹配网络的宽带高效率E类功放的设计

为了解决E类功放工作带宽过窄的问题,对E类功放的输入、输出匹配网络提出了一种改进方案.该方案中输出匹配网络采用微带线结构与切比雪夫低通匹配网络相结合的方法,在较宽的工作带宽内有效地抑制了谐波;并采用阻抗变换方法设计了含闭式解的宽带带通输入匹配网络,明显增强了输入匹配网络设计的灵活性.利用该方案,同时采用多谐波双向牵引技术得到功率管的最佳源阻抗和负载阻抗,基于CGH40010F功率管设计了一款应用于L波段的宽带高效率E类功放.测试结果表明,在输入功率为28dBm,漏极偏置电压VDS=28V,栅极电压VGS=-3.3V时,在整个L波段频率范围内漏极工作效率大于65%,最高达到83%,输出功率为39~41.1dBm,增益为11~13.1dB,增益平坦度为±1dB.这一结果验证了该改进方案的有效性,使得E类功放具有宽带宽、高效率的性能.