基于負(fù)載阻抗控制的寬帶射頻功率放大器研究.pdf

1、為了實現(xiàn)超高速的海量數(shù)據(jù)傳輸，下一代無線通信系統(tǒng)中的傳輸信號將采用遠(yuǎn)超當(dāng)前的帶寬。作為無線通信系統(tǒng)中的核心部件，功率放大器需要在保持性能的同時擴(kuò)展自身的工作帶寬。針對寬帶應(yīng)用場景，本文分別研究了改進(jìn)型連續(xù)類功率放大器的設(shè)計方法、寬帶Doherty功率放大器的新型結(jié)構(gòu)以及雙頻段優(yōu)化的寬帶功率放大器的實現(xiàn)技術(shù)。
　　本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1、分析了寄生與封裝參數(shù)對連續(xù)B/J類工作模式的阻抗解空間的影響，提出采用有源器

2、件封裝端面的緊湊阻抗解區(qū)域進(jìn)行連續(xù)B/J類設(shè)計的寬帶功放實現(xiàn)方案。為了分析諧波阻抗失配對寬帶功率放大器性能的影響，建立了有源器件的簡化非線性電路模型，通過仿真進(jìn)行了諧波阻抗失配條件下連續(xù)B/J類功率放大器的性能分析。在以上分析基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了工作頻帶為0.8-3.6GHz的超寬帶連續(xù)類功率放大器，在工作頻帶內(nèi)該功放的飽和漏極效率達(dá)到55.8-74.1％。相關(guān)仿真與測試結(jié)果均表明了所提出方法的可行性。
　　2、分析了傳統(tǒng)Doher

3、ty功率放大器結(jié)構(gòu)的主要帶寬限制因素，在此基礎(chǔ)上提出了采用低階阻抗逆變器結(jié)合后匹配結(jié)構(gòu)實現(xiàn)寬帶Doherty功率放大器的方案。后匹配結(jié)構(gòu)能夠避免載波與峰值功放的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)對Doherty結(jié)構(gòu)的帶寬限制，所提出的低階阻抗逆變器則能夠拓展負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)的帶寬。采用該方法設(shè)計并實現(xiàn)了工作在1.7-2.6GHz頻帶內(nèi)的寬帶Doherty功放，在工作頻帶內(nèi)該功放的6dB回退效率達(dá)到47-57%。相關(guān)實驗結(jié)果驗證了該方法在寬帶Doherty功率放大

4、器設(shè)計中的可行性。
　　3、為了擴(kuò)展后匹配結(jié)構(gòu)Doherty功率放大器的高效率回退區(qū)間，將傳統(tǒng)的非對稱拓?fù)溥\用于所提出的后匹配結(jié)構(gòu)中。通過采用非對稱漏極電壓偏置，后匹配Doherty功率放大器能夠?qū)崿F(xiàn)更大的高效率回退區(qū)間。在非對稱結(jié)構(gòu)下，對后匹配Doherty結(jié)構(gòu)和低階阻抗逆變器的設(shè)計參數(shù)做了相應(yīng)修正。所設(shè)計的非對稱后匹配Doherty功放在800MHz帶寬內(nèi)實現(xiàn)了8-9dB的高效率回退區(qū)域，在回退區(qū)的漏極效率均高于50%。

5、>　　4、提出了一種雙頻段優(yōu)化的諧波控制類寬帶功率放大器的設(shè)計方法，采用雙頻段諧波控制網(wǎng)絡(luò)與寬帶基波匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式對寬帶功率放大器工作頻帶中的特定頻段實現(xiàn)了效率優(yōu)化。所設(shè)計的功率放大器的諧波控制網(wǎng)絡(luò)由多個終端開路的傳輸線構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)二次與三次諧波阻抗的雙頻段控制。所實現(xiàn)的寬帶功率放大器的工作頻帶為1.8-2.7GHz，在帶內(nèi)的兩個優(yōu)化頻段1.9和2.6GHz，分別達(dá)到81%與74%的飽和漏極效率。
　　5、提出了一種雙頻段優(yōu)

6、化的寬帶Doherty功率放大器設(shè)計方法，采用雙頻段負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)與寬帶載波、峰值功放結(jié)合的方式實現(xiàn)了Doherty功率放大器的雙頻段回退效率優(yōu)化。該結(jié)構(gòu)中的阻抗逆變器和峰值補償線均由直接匹配結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，能夠滿足雙頻段Doherty功率放大器的運行要求。由于該結(jié)構(gòu)中采用了已匹配的寬帶功率放大器和寬帶后匹配網(wǎng)絡(luò)，其每個優(yōu)化頻段的工作帶寬要高于傳統(tǒng)雙帶Doherty功率放大器。在所設(shè)計的優(yōu)化頻段1.8和2.6GHz，該功率放大器在6dB回退區(qū)達(dá)