【摘要】：射頻功率放大器作為通信系統(tǒng)中必不可少的射頻組件,其主要作用是放大射頻調制信號,并且其自身的優(yōu)劣直接決定著該系統(tǒng)的性能。同時,功率放大器的效率不僅決定著放大器自身的壽命,還決定著整個系統(tǒng)的能耗。因此,功放效率的提高一直是功放領域研究的熱點。在繁多的提高效率的技術中,Doherty技術憑借其結構簡單、易于調試且不使用數(shù)字控制電路等優(yōu)點,得到眾多研究人員與工程師的推崇。本文根據(jù)Doherty功率放大器的基本理論,設計了兩款工作于S波段的基站Doherty功率放大器。論文首先介紹了功率放大器的相關基礎知識和Doherty功率放大器的基本理論,并且根據(jù)實際情況分別制定了一款驅動功放與兩款Doherty功放的性能指標。其次,根據(jù)所制定的性能指標,利用ADS仿真軟件,首先設計并測試了驅動級單管功放。然后分別設計了對稱Doherty功率放大器的功率分配器、主放大器與輔助放大器,并且將設計完成的各部分組合,進行整體Doherty的仿真與實物加工測試。測試表明,該對稱Doherty功率放大器增益達到12dB,最大輸出功率處功率附加效率(Power Added Efficiency,PAE)為40%,功率回退5dB時PAE達到37%,實物測試性能部分滿足設計指標,且在效率上表現(xiàn)優(yōu)異。最后,在總結了對稱Doherty功率放大器設計與測試過程中存在問題的基礎上,對非對稱Doherty功率放大器進行了設計與測試。在非對稱Doherty功率放大器設計過程中,很好地避免了之前對稱Doherty功放設計中所出現(xiàn)的晶體管自激振蕩的問題,并順利地完成了非對稱Doherty功放的制作與測試。測試結果表明,該功率放大器的增益達到13dB,并且最大輸出功率下的PAE達到42%,功率回退7dB時的PAE超過35%,實現(xiàn)了較好的性能。通過對比兩款Doherty功率放大器性能數(shù)據(jù)可知,實物測試結果與理論分析結果一致性良好,驗證了非對稱Doherty功率放大器在功率回退范圍上具有一定的優(yōu)勢,適用于具有高均峰比的通信基站。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN722.75
【圖文】：

下成為了研究的熱點。本章將詳細闡述和剖析 DPA的電路構造與工作原理。.1 傳統(tǒng)對稱 Doherty 原理1936 年，為了解決應用在真空管的傳統(tǒng)調幅系統(tǒng)效率過低的問題，美國科 W.H.Doherty 提出了最早的 Doherty 技術。后來科研人員發(fā)現(xiàn)該技術可以有高 PA的效率，便開始了這方面的研究。最基本的 DPA 是由兩個單管 PA 并聯(lián)組成的，兩款 PA 中工作在 AB 狀態(tài) PA被稱作主 PA，另一個工作在 C 狀態(tài)下的 PA被稱作輔助 PA。兩個 PA并大信號，由一個功分器將輸入信號一分為二，分別輸入主、輔 PA。主 PA 的端需要接一根長度為 4的傳輸線實現(xiàn)變換阻抗的作用，輔助 PA 為了保證 PA 相位相同，也需要在輸入端接 傳輸線。依據(jù)有源負載牽引理論，D基本結構雖然簡單，但是能夠較方便地獲取較高的效率[41]。

初步確定漏級電壓為 28V、電流為700mA。通過 ADS 軟件進行偏置電壓的仿真，可以找到對應的柵極電壓，由圖4.1 可以看出其對應的柵極電壓約為 2.69V。圖 4.1 靜態(tài)工作點的選取4.2.2 匹配電路設計匹配電路是 PA 設計中最重要的一環(huán)，匹配電路的優(yōu)劣直接影響了 PA 的性能以及后期調試的難度。晶體管的數(shù)據(jù)手冊中一般都會有晶體管輸入端和輸出端的阻抗值，數(shù)據(jù)手冊中的阻抗值具有一定的參考性，但利用 ADS 軟件中的阻抗牽引模板可以得到更適合的阻抗值。本次設計選擇使用軟件仿真得到晶體管的阻抗值，利用軟件中自帶的阻抗牽引模板所得到的輸出阻抗如圖 4.2。圖中的紅線代表仿真結果更偏向效率，使用紅線中心的阻抗進行阻抗匹配得到的 PA 效率更高；藍線代表仿真結果更偏向輸出功率，使用藍線中心的阻抗進行阻抗匹配得到的 PA 輸出功率更高。由于驅動級 PA 更偏向于高輸出功率，本設計選擇藍色功率圓圓心的阻抗為最優(yōu)阻抗進行阻抗匹配。事實上，本次阻抗牽引仿真得到的功率圓與效率圓圓心重合在一起了，所以在保證了高輸出功率的同時保證了高效率。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 張晗;唐宗熙;王濱;王學科;;基于膝點電壓效應的非對稱Doherty功率放大器[J];半導體技術;2012年11期

2 于利俊;高建軍;;2.62GHz非對稱Doherty功率放大器的優(yōu)化設計[J];半導體技術;2012年05期

3 陳理華;;對稱與非對稱Doherty功放的研究[J];硅谷;2011年18期

相關博士學位論文 前1條

1 趙世巍;高性能小型化射頻功率放大器研究[D];電子科技大學;2012年

相關碩士學位論文 前1條

1 戴大杰;Doherty功率放大器設計技術研究[D];杭州電子科技大學;2013年

本文編號：2721641