LTE（4G）移动通信系统功率放大器研究与设计

发布时间：2016-10-20 16:33

  本文关键词：水声综合通信网络关键技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《电子科技大学》 2011年

TD-LTE（4G）移动通信系统功率放大器研究与设计

尹兴  

【摘要】：移动通信技术自诞生以来迅猛发展。当前,基于OFDM和MIMO等技术的准第四代无线通信技术LTE传输速率进一步提高(100Mbits/sec),并在部分地区开始商用。LTE技术作为第三代移动通信技术向第四代过度的技术,能够提供用户更优的体验。 然而,为了在有限的频谱资源条件下,满足多用户和高速数据传输的要求,TD-LTE引入复杂的调制方式,产生非恒包络宽带信号,必须采用线性功率放大器,以保证信号不失真的发射。其信号功率有着高的峰值平均功率比,9~12dB。功率放大器需要在较大的输出功率范围保持良好的线性度,且保持较高的效率。一种有效的解决线性度和效率问题的方法是引入Doherty功率放大器,其特点是在较低的功率输出水平上,仍能保持较高的效率。 论文着重于设计应用于TD-LTE,2570MHz~2620MHz频段的功率放大器模组。功放模组末级固态器件选用LDMOS,前级驱动选用高性能InGaP HBT MMIC,平均输出功率2W,峰值输出功率20W,可作为直放站功放的备选方案。基于提高效率的考虑,功放的末级采用Doherty架构。通过ADS仿真环境,给出在输出功率为2W时,Doherty架构的功率附加效率为32%,相比同样输出功率水平的平衡架构AB类功放来说,有15%的效率提升。实际的测试结果是2W平均功率输出时,功率附加效率为25%,邻信道功率比优于-30dBc。

【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN722.75
【目录】：

摘要4-5

ABSTRACT5-9

第一章 引言9-12

1.1 移动通信技术的发展9-10

1.2 基站功率放大器的挑战10

1.3 移动通信中的直放站10-11

1.4 论文结构及内容11-12

第二章 功率放大器设计基本理论12-25

2.1 射频放大器的分类12-13

2.2 射频功率放大器的主要性能指标13-25

2.2.1 输出功率13-14

2.2.2 稳定性14-15

2.2.3 功率增益15

2.2.4 增益平坦度15-16

2.2.5 输入/输出驻波比16-17

2.2.6 功放的效率17-18

2.2.7 P_1dB 和三阶截断点(IP3)18-20

2.2.8 邻近信道功率比(ACPR)20-21

2.2.9 功放的AM-AM/AM-PM 失真21-22

2.2.10 矢量幅度误差（EVM）22-23

2.2.11 功放的记忆效应23-25

第三章 Doherty 架构功率放大器基本理论25-31

3.1 Doherty 放大器介绍25-26

3.2 负载调制理论26-27

3.3 有源负载牵引27-28

3.4 四分之一波长阻抗变换器28

3.5 3dB 正交耦合器28-29

3.6 Doherty 功放的工作状态29-31

第四章 Doherty 架构功率放大器仿真及设计31-50

4.1 功放模组射频指标31-32

4.2 功放模组方案32

4.3 器件选型32-33

4.4 驱动放大器设计33-35

4.5 主功放ADS 仿真35-47

4.5.1 功率器件直流偏置电路设计35-37

4.5.2 电路稳定性判定37-38

4.5.3 负载牵引和源牵引38-39

4.5.4 匹配电路综合39-40

4.5.5 输入输出匹配40-43

4.5.6 主功放单管仿真结果43

4.5.7 辅助功放单管仿真结果43-44

4.5.8 Doherty 系统电路设计仿真44-45

4.5.9 主功放栅极电压vs 效率和增益45-46

4.5.10 辅功放栅极电压vs 效率和增益46

4.5.11 延长线长度vs 效率和增益46-47

4.6 电源设计47-48

4.7 PCB 设计48-50

第五章 测试与验证50-58

5.1 测试环境构建50-51

5.2 驱动放大器测试51-53

5.2.1 增益及驻波测试51-52

5.2.2 驱动放大器OIP3 测量52-53

5.3 Doherty 功放测试53-58

5.3.1 增益53-54

5.3.2 群时延54

5.3.3 邻近信道功率比54-56

5.3.4 CCDF 测试56-57

5.3.5 功率附加效率57-58

第六章 结束语58-60

6.1 工作总结58-59

6.2 结论59

6.3 后期工作展望59-60

致谢60-61

参考文献61-63

攻读硕士期间研究成果63-64

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本文编号：147206