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随着无线通信的发展,频谱资源日益紧张,频谱利用率高的调制方式和传输制式(如M-QAM、OFDM等)被广泛使用,并已经列入3G、4G移动通信标准中。在这类调制方式和传输制式下,信号的幅度波动大,峰均比高,这就对射频功率放大器的线性度提出了更高的要求。与此同时,功放放大器作为无线通信系统中耗能最大的器件,其效率的大小直接影响无线通信系统的运营维护成本。如何在保证功率放大器线性度的前提下,提高其效率已成为国内外研究的热点。
Doherty效率提升技术可在高功率回退的情况下提高功放效率,具有易实现的优点。本文针对Doherty功率放大器效率提升技术,对Doherty理论及其具体的设计问题进行了详细的讨论,完成了Doherty功率放大器及普通AB类放大器的研制,并对两者进行了比较。本文的主要工作包括以下几个方面:
(1)研制了中心频率2.35GHz,支持100MHz工作带宽的Doherty射频功率放大器,该功放在7dB回退下的效率为40%。
(2)本文对主从功放采用了不等分的功率驱动设计,解决了传统Doherty放大器的设计中两功放在峰值状态下的电流不能满足理论要求的情况,有效地改善有源负载调制情况。同时该功放采用了具有偶次谐波抑制功能的输出匹配网络,亦可对功放的效率改善做出贡献。
(3)由于随着带宽的变宽功放的记忆效应会愈加明显,为改善功放的记忆效应,该功放采用了优化了的偏置网络,有效减小包络频率阻抗,提高功放VBW。
本文实现的百兆带宽的高效率Doherty功放,是目前3G、4G移动通信的基站功放的发展方向,具有很好的技术前景及应用价值。