無線通信基站中的功率放大器研究.pdf

1、射頻功率放大器(Power Amplifier)是無線通信基站發(fā)射機(jī)中的重要器件，處在發(fā)射機(jī)的末端，直接連接天線發(fā)射功率，而PA又是基站(Base Station)中非線性失真最高的器件，因此其線性度直接影響基站的發(fā)射性能和用戶的通信質(zhì)量。同時(shí)PA也是基站中消耗電能最高，產(chǎn)生熱量最多的器件，其工作效率也會(huì)影響基站整體的功耗、穩(wěn)定性以及溫度。在無線頻譜資源日益擁擠和全球倡導(dǎo)綠色通信的今天，PA的線性化技術(shù)和效率增強(qiáng)技術(shù)也已經(jīng)成為無線基站的

2、關(guān)鍵。但是目前在這兩大類技術(shù)中，還有很多的實(shí)際問題需要解決。本文緊密圍繞著功放系統(tǒng)電路的實(shí)際應(yīng)用，就現(xiàn)有的三類功放電路中的線性度和效率問題，展開了相關(guān)的分析和探討。
　　 論文首先對(duì)PA常用的分析方法，包括線性度和效率，進(jìn)行了敘述和歸納。功率放大器在設(shè)計(jì)時(shí)區(qū)別于小信號(hào)放大器的關(guān)鍵是功率匹配，在此基礎(chǔ)上，分析了滿足PA最大輸出能力時(shí)的最優(yōu)匹配阻抗和晶體管電參數(shù)的關(guān)系。然后闡述了晶體管由非最優(yōu)負(fù)載阻抗引出的牽引特性等高線，這也是功放

3、在設(shè)計(jì)匹配方法時(shí)的重要工具。最后分析了功放的非線性失真分析時(shí)采用的數(shù)學(xué)模型。
　　 論文的第三、四、五章分別針對(duì)兩大類“效率增強(qiáng)技術(shù)”中的三種功放模式，即LINC(LInear Nonlinear Components)、Doherty和ET(Envelope Tracking)，進(jìn)行了分析和研究：
　　 1、LINC功放屬于第一類“效率增強(qiáng)技術(shù)”—負(fù)載調(diào)制類。LINC功放的效率關(guān)鍵是合路器的設(shè)計(jì)。在LINC的各種合路器

4、中，Chireix合路器由于不存在隔離電阻，沒有損耗，可以帶來較高的效率，因此作為討論和設(shè)計(jì)的對(duì)象。文中對(duì)Chireix合路器中的有源相位負(fù)載牽引進(jìn)行了詳細(xì)的分析，利用功放的負(fù)載牽引等高線分析得到了Chireix合路器的輸入阻抗特性，并在此基礎(chǔ)上提出了一種連接PA和Chireix合路器的匹配方法，可以達(dá)到輸出功率和回退效率的最佳。實(shí)際的設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果也證明了該方法在改善效率方面的有效性，同時(shí)匹配的方法也較為簡(jiǎn)單。
　　 2、Do

5、herty功放也屬于第一類負(fù)載調(diào)制類，和LINC功放不同的是，Doherty的負(fù)載牽引屬于功率類牽引。Doherty雖然是現(xiàn)在無線基站中的主流，但是實(shí)際的設(shè)計(jì)卻存在較多的問題。本文針對(duì)一般的Doherty功放在設(shè)計(jì)時(shí)沒有達(dá)到足夠回退量的問題，分析了開啟電壓Vknee的影響，并在分析的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的方法，通過提高主功放在功率臨界點(diǎn)以前的阻抗，來達(dá)到足夠的回退量，同時(shí)電路參數(shù)也做了相應(yīng)的變化。仿真的結(jié)果顯示新方法的簡(jiǎn)單和有效性。<

6、br>　　 3、ET功放屬于第二類“效率增強(qiáng)技術(shù)”—電源調(diào)制類，和負(fù)載調(diào)制類技術(shù)不同的是，ET功放是通過改變小信號(hào)時(shí)的電壓來實(shí)現(xiàn)效率的改善。ET特殊的時(shí)變漏壓工作模式，造成了其線性度的惡化，并且使得傳統(tǒng)的記憶多項(xiàng)式(Memory Polynomial)模型的數(shù)字預(yù)失真(Digital Pre-Distortion)算法校正存在一定的困難。文中首先分析了時(shí)變漏壓對(duì)PA工作時(shí)的電路參數(shù)產(chǎn)生的影響，尤其是處于功率管管腳根部的漏源寄生電容，隨