5G高效高回退Doherty功率放大器的研究和设计

发布时间：2023-03-03 19:10

　　射频功率放大器在无线通信系统发挥着中重要作用,而Doherty功率放大器(DPA)被认为是能够在较大输出功率回退(OPBO)条件下实现高效率放大调制信号的有效结构,因此已广泛用于基站通信系统。然而,随着5G通信时代的到来,对高效率和宽OPBO范围的需求不断增加,同时实现高效率和宽OPBO范围变成了 DPA设计的重大挑战。近年来,基于GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的DPA引起了极大的关注,这主要归功于其出色的材料特性,例如高截止频率和高功率密度,尤其是输出功率和效率之间的出色折衷。然而,寄生效应的存在,尤其是GaN HEMT输出端的寄生电容,限制着DPA的饱和漏极效率的提高和OPBO范围的扩展。因此,对抑制DPA电路设计中的寄生效应展开研究是非常重要的。在本文中,提出了一种基于补偿CGH40010 GaNHEMT的寄生电容的高效高回退DPA。在晶体管输出和输出匹配网络之间应用并联短路微带线,与晶体管内部输出电容LC谐振,以实现寄生电容补偿,从而在较高频率的宽OPBO范围内实现高饱和效率。实物测试的结果表明,该DPA可以在2.7 GHz-3.6 GHz内保持6 dB的功率回退,回退效...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 无线通信历史发展概述
    1.2 Doherty功率放大器研究现状
        1.2.1 射频功放研究背景及发展
        1.2.2 高效高回退Doherty功率放大器的兴起
        1.2.3 高效高回退Doherty功率放大器的发展现状
    1.3 论文主要内容及章节安排
第2章 射频功率放大器基础理论
    2.1 GaN HEMT在RF功放中的应用和发展
    2.2 功率放大器的分类
        2.2.1 基本类型
        2.2.2 开关类型
    2.3 功放关键技术指标
        2.3.1 输出功率
        2.3.2 效率
        2.3.3 线性度
            2.3.3.1 PldB压缩点
            2.3.3.2 三阶截断点IP3
            2.3.3.3 邻近道功率泄露比ACLR
    2.4 功放关键指标提高技术
        2.4.1 输出功率提高技术
        2.4.2 平均效率提高技术
            2.4.2.1 减小偏置电流
            2.4.2.2 减小电源电压
            2.4.2.3 增加负载阻抗
        2.4.3 线性度提高技术
            2.4.3.1 负反馈线性化技术
            2.4.3.2 前馈线性化技术
            2.4.3.3 预失真技术
    2.5 本章小结
第3章 5G高效高回退DPA设计基础
    3.1 DPA介绍
    3.2 DPA的工作原理
        3.2.1 理论电流源分析
        3.2.2 电压和电流关系
        3.2.3 阻抗
        3.2.4 输出功率和效率
    3.3 本章小结
第4章 5G高效高回退DPA设计
    4.1 设计指标
    4.2 晶体管及加工板材的选择
    4.3 5G高效高回退DPA单管电路设计
        4.3.1 非线性寄生电容建模分析
        4.3.2 直流分析及静态工作点的选取
        4.3.3 偏置电路的设计
        4.3.4 基于补偿晶体管寄生电容的匹配电路设计
            4.3.4.1 宽带输入匹配电路
            4.3.4.2 补偿寄生电容的输出匹配电路
        4.3.5 单管仿真
    4.4 5G高效高回退DPA整体电路设计
    4.5 Layout版图与原理图联合仿真
    4.6 PCB版图绘制
    4.7 本章小结
第5章 加工测试与分析
    5.1 加工并制板焊接
    5.2 测试
        5.2.1 小信号
        5.2.2 大信号
        5.2.3 DPD测试
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3752943