E類與逆F類高效功率放大器及建模研究.pdf

1、為了提高功率放大器的效率，開關(guān)類高效率功率放大器受到了越來越廣泛的關(guān)注，其中E類、F類以及逆F類功率放大器更成為研究熱點，理想的效率可達到100％。然而，開關(guān)類功放實際工作效率受制于功率管的寄生參數(shù)，傳統(tǒng)LDMOS晶體管具有較大的寄生參數(shù)，用它來設(shè)計很高效率的開關(guān)類功放具有一定難度。近年來，GaN HEMT管具有較小的寄生參數(shù)、較大的擊穿電壓和功率容量，成為設(shè)計高效率開關(guān)類功放的一種最佳器件。
　　 現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)，如WiMA

2、X、LTE等中，調(diào)制信號的高峰均比迫使功放工作在較大回退功率點以滿足線性度的要求，這將導(dǎo)致功放效率的急劇降低。為了兼顧效率和線性度，提出了一系列的解決方案，如數(shù)字預(yù)失真技術(shù)、LINC技術(shù)、極坐標(biāo)發(fā)射機等。在數(shù)字預(yù)失真技術(shù)中，最為關(guān)鍵的就是功率放大器行為模型及其逆模型的建立、峰值因子降低等技術(shù)。
　　 本文分析并設(shè)計了高效率E類、逆F類功率放大器，并對高效率功率放大器建模技術(shù)、數(shù)字預(yù)失真技術(shù)進行了研究。主要工作如下：
　　

3、 1．建立了帶有漂移區(qū)效應(yīng)的LDMOS晶體管電路模型，并利用此模型分析E類功率放大器的工作狀態(tài)，最后設(shè)計的基于MRF21010的1GHzE類功率放大器驗證了模型與分析。功放漏極效率達到70%以上。
　　 2．研究了逆F類功率放大器的解析設(shè)計方法，并基于此方法設(shè)計了基于CGH40010 GaN HEMT的2.5-2.6GHz GaN逆F類功率放大器。功放帶內(nèi)最大漏極效率超過75%，最大功率附加效率超過73%。應(yīng)用峰值因子降低和數(shù)字

4、預(yù)失真技術(shù)對功放進行線性化，對于20MHz帶寬的16-QAM OFDM調(diào)制信號，線性化后的功放在33.6dBm平均輸出功率處，ACPR達到-48dBc以下，漏極效率超過31%。
　　 3．對現(xiàn)有的Hammerstein功放行為模型進行了改進，引入一階非線性動態(tài)項來表征功放的非線性記憶效應(yīng)。用改進后的模型對GaN AB類功率放大器進行建模實驗驗證，模型擬合精度優(yōu)于傳統(tǒng)Hammerstein模型。將此模型用于數(shù)字預(yù)失真，對于20MH