S波段高效率Doherty射频功率放大器的设计与研究

发布时间：2017-09-07 07:15

  本文关键词：S波段高效率Doherty射频功率放大器的设计与研究

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【摘要】：近几年现代无线通信技术快速发展,考虑到有限的无线频谱资源,通信系统需要传输与接收多载波、高峰均比的信号,这对通信系统中的功率放大器的性能提出了更高的要求。运营商更加关注移动基站功率放大器的效率问题,高效率意味着低功耗,低维护成本。在此背景下,如何提高功率放大器的效率成为了射频有源电路研究领域中的热门课题。在主流的效率提升技术中,Doherty结构功率放大器不需要添加额外控制电路,电路结构简单,能够在一定的功率回退下保持高效率,从而受到了行业内的广泛关注。本文研究了Doherty结构提升功率放大器效率的工作原理,并设计了一款用于基站的Doherty功率放大器,本文的主要工作如下:1.详细介绍了Doherty功率放大器的电路结构和基本工作原理,推导了对应的三种工作状态的效率计算公式。简要说明了反向Doherty结构的选取规则,Doherty功率放大器的补偿线和阻抗变换线的调试方法。2.利用ADS软件仿真平台,通过负载牵引和源牵引求解功放管的最佳负载阻抗和源阻抗,考虑到功率管的实物尺寸和实际电路的可操作性,完成了偏置网络、匹配网络的设计,完成了驱动级功率放大器、功分器和Doherty功率放大器的原理图仿真、版图仿真及性能分析。3.使用Freescale公司的MRF8P26080H管设计了反向结构的Doherty功率放大器,对比了平衡AB类功率放大器、传统Doherty结构、反向Doherty结构的性能参数,发现反向Doherty在效率优于传统Doherty结构,并且在回退6dB的时候比平衡AB类结构高出23%。从仿真分析的角度验证了理论分析的正确性,选择反向Doherty结构完成本文设计方案的合理性。4.最后基于以上仿真模型加工了驱动级功率放大器、功分器和反向Doherty功率放大器。提出了功率放大器的测试方案和电路的调试方法,测试结果与仿真结果基本一致,但增益和效率有所恶化,并对测试结果存在的差异进行了分析。本论文结合Doherty理论设计一款2.6GHz的功率放大器,测试结果验证了反向Doherty结构功率放大器的优良性能,对工程应用有一定的参考价值。
【关键词】：Doherty功率放大器 负载牵引 微带补偿线 功率附加效率
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722.75
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 功率放大器效率提升技术10-12
• 1.2.2 Doherty功率放大器的发展现状12-13
• 1.3 论文主要内容和结构安排13-15
• 第2章 Doherty功率放大器的基础理论15-33
• 2.1 功率放大器分类15
• 2.2 功率放大器的主要性能指标15-19
• 2.2.1 功率增益与增益平坦度16
• 2.2.2 输出功率16-17
• 2.2.3 漏极效率与功率附加效率(PAE)17-18
• 2.2.4 功率放大器交调失真18-19
• 2.3 功率放大器的稳定性19-20
• 2.4 Doherty功率放大器理论分析20-29
• 2.4.1 有源负载牵引20-21
• 2.4.2 经典Doherty功率放大器理论分析21-28
• 2.4.3 Doherty功率放大器分类28-29
• 2.5 反向Doherty特点分析29-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 Doherty功率放大器的设计33-60
• 3.1 Doherty功率放大器系统总体方案设计33-34
• 3.2 驱动级功率放大器的设计34-39
• 3.2.1 ADS2013仿真环境介绍34
• 3.2.2 器件与板材的选择34-35
• 3.2.3 驱动功放的静态工作点的选取35-36
• 3.2.4 驱动功放匹配网络的设计36-39
• 3.3 Wilkinson功分器的设计39-44
• 3.3.1 Wilkinson功分器的基本原理39-42
• 3.3.2 功分器的仿真与结果分析42-44
• 3.4 Doherty功率放大器的设计仿真44-59
• 3.4.1 单管功放偏置网络的选取45-47
• 3.4.2 功放管的最佳负载阻抗和源阻抗求解47-49
• 3.4.3 匹配网络的选取49-51
• 3.4.4 单管AB类主功放的仿真51-53
• 3.4.5 Doherty结构的选取与补偿线的确定53-55
• 3.4.6 Doherty功放整体仿真与调试55-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第4章 功率放大器的加工与测试60-66
• 4.1 版图设计与实物焊接60-61
• 4.2 测试平台和测试方案的介绍61
• 4.3 驱动级功率放大器的测试61-63
• 4.4 Doherty功率放大器的测试与结果分析63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 总结与展望66-68
• 5.1 本文的主要工作总结66
• 5.2 本文出现的问题和下一步工作展望66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 曹雄斐;杨维明;张瑞;谢绰;姜晓楠;;基于ADS的LDMOS功率放大器设计与仿真[J];湖北大学学报(自然科学版);2014年04期

2 张芸;何松柏;;一种基于LINC发射机系统的信号分离实现方法[J];现代电子技术;2008年23期

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本文编号：808142