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随着通信技术的不断发展,信号调制方式也越来越复杂,系统的传输带宽和信号的峰均比逐渐增加。Doherty功放具有线性度高的特点,相比于其他功放,Doherty功放对高峰均比信号具有很好的效率改善作用的优势,已成为5G通信基站中功放提升效率的主要技术之一。但是,传统Doherty功放的电路结构主要采用λ/4阻抗线和多节微带线构成的匹配电路,使得Doherty功放频带特性较窄、匹配电路尺寸过大,不利于其满足当今5G通信系统追求宽带与小型化发展的需要。针对此情况,本论文对CRLH-TL(Compound Left and Right Handed Transmission Line,复合左右手传输线)电路在Doherty功放中的应用设计和电路特性进行了研究。论文首先对CRLH-TL单元电路特性进行了分析,推导出CRLH-TL单元微带形式的等效电路,并将其应用于功放的匹配电路,完成基于CRLH-TL单元电路的宽带功放的设计;其次研究了Doherty功放带宽的限制因素,将双频特性的CRLH-TL单元电路应用于双频Doherty功放的设计中;最后研究了CRLH-TL单元简化电路结构的宽带匹配网络,完成了一款宽带小型化Doherty功放的设计。以上三项工作,从CRLH-TL本身的电路特性、Doherty功放的带宽限制因素及Doherty功放的匹配电路方面展示并说明了CRLH-TL可以应用在双频与宽带Doherty功放的匹配电路设计中,并能拓展带宽性能和改善其整体尺寸。论文的具体工作内容如下:(1)CRLH-TL单元电路作为功放匹配电路的研究。从CRLH-TL单元电路特性展开,对不同CRLH-TL单元组成的电路进行分析,研究其作为功放匹配电路的双频和宽带特性。同时,推导出CRLH-TL单元电路等效的微带电路,证明了CRLH-TL单元电路在功放匹配电路应用的可行性。(2)基于CRLH-TL单元电路的功放宽带阻抗匹配网络设计的研究。分析了功放设计的基本流程,提出一种基于CRLH-TL单元电路的宽带阻抗匹配网络的设计方法,完成了一款宽带功放并进行实物测试。实验数据表明在工作频率为1.7~3.1GHz时,频带内具有功率附加效率为44.2%~53%,增益为10.2~11.2dB,功率附加效率平坦度和增益平坦度分别为4.4%和0.5dB的优良性能。(3)基于CRLH-TL单元电路的Doherty功放的双频特性设计研究。利用双频传输线和CRLH-TL单元电路的双频特性,将CRLH-TL单元电路作为Doherty功放中载波功放和峰值功放的输出匹配电路,同时将λ/4阻抗线替换成双频传输线,研制了一款工作于2.6GHz和3.5GHz频段的双频Doherty功放并进行了实物测试,在两个频率下分别有43.3dBm和43.2dBm的最大输出功率,功率回退6dB时的漏极功率附加效率分别为47.8%和46.6%,增益分别为11.4dB和8.8dB,实现了5G中频段的双频高效率功放的设计目标。(4)基于CRLH-TL单元电路的Doherty功放的宽带特性设计研究。在设计CRLH-TL单元电路的宽带功放设计的基础上,进一步对CRLH-TL单元的宽带匹配网络结构进行优化,并将其运用在宽带Doherty功放。研制了一款工作于3.3~4.2GHz的宽带小型化Doherty功放并进行了实物测试,在频带内最大输出功率为42.8~44dBm,功率回退6dB时的漏极功率附加效率为36.8%~45.2%,增益为7.8~9.4dB,实现了5G中频段的宽带功放的设计目标。