论文部分内容阅读
射频功率放大器作为无线通信系统中基站子系统的重要组成部分,其性能直接影响整个基站子系统的线性度和功耗特性,因此提高射频功率放大器的工作带宽、线性度以及效率等指标对于提高整个基站子系统的性能具有重要的意义。Doherty功放由于其在效率提升上的优异性,使其成为了当前的研究热点。本文主要针对Doherty功放效率提升技术进行了研究,分别基于LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)管和GaN(Gallium Nitride)管进行了Doherty功放设计,主要工作和创新点如下:1)利用导通角和有源负载牵引理论对Doherty功放的基本理论进行了研究与分析,在此基础上对Doherty功放进行了分类,最后对Doherty功放设计需要注意的技术要点进行了详细说明与分析,特别是对阻抗匹配和Offset-Line进行了详细分析说明。2)在理论分析的基础上,根据设计指标要求完成了基于LDMOS管的Doherty功率放大器的设计与调试。实现了2.65GHz中心频率、100MHz带宽、在42dBm(回退6dB)输出时漏极效率达到40%以及40dBm(回退8dB)输出时漏极效率达到33.6%等指标,测试结果表明达到了Doherty功放效率提升的效果。3)基于LDMOS管设计的Doherty功放无法满足在40dBm功率输出时效率大于40%的指标要求,于是采用GaN管(具有高击穿电压、高电子迁移率、高输出功率、更宽的工作频率等优势)完成相应的Doherty功率放大器的设计与调试。最终调试结果在40dBm(回退7.4dB)输出时漏极效率达到45.8%,38.4 dBm(回退9 dB)输出时漏极效率大于40%,很好的满足了设计指标要求。4)根据之前的设计,综合考虑性能、设计难度等指标对基于LDMOS管和GaN管实现的Doherty功放进行了比较。本文通过基于LDMOS管和GaN管在2.5GHz以上频段实现了高效率Doherty功放的设计,通过设计调试可以得到GaN这种新材料比LDMOS更具有优势。GaN管能够应用于更高频率、更大带宽的Doherty功放设计中,特别是在效率提升上,在相同的功率水平上能够较之LDMOS管提升10%以上