線性寬帶非對稱doherty功率放大器設(shè)計 正文

1、一、引言在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)WCDMA、CDMA2000及將來的4G（LTEAdvanced）通信標(biāo)準(zhǔn)中，都采用具有高峰均比(PAR)的數(shù)字調(diào)制信號如QPSK和64QAM等寬帶線性調(diào)制方式，對功率放大器的線性度提出嚴格的要求，同時也對功率放大器的信道帶寬提出了更高的要求。傳統(tǒng)基站中的功放需大功率回退來滿足線性度，同時功放的效率大大降低，嚴重影響系統(tǒng)的性價比。作為一種高效率功率放大器，傳統(tǒng)的Doherty功率放大器（DPA）可以在功率回退6

2、dB時提供足夠高的效率，但已經(jīng)無法滿足未來更高速無線通信系統(tǒng)高峰均比（10dB）的要求。相比之下，非對稱DPA以其更大的功率回退范圍正逐漸成為目前的研究熱點。本文針對國家科技重大專項課題“高效率、線性寬帶功放模塊”，設(shè)計了一種工作于450MHz470MHz頻段，具有4.4%信號帶寬的非對稱寬帶DPA。所設(shè)計的DPA在飽和功率回退9dB（40dBm）的情況下，功率附加效率（PAE）為42%，經(jīng)過數(shù)字預(yù)失真改善后，相鄰頻道泄漏比（ACLR）

3、44dBc，達到項目設(shè)計要求，可以較好地應(yīng)用于未來LTEAdvanced系統(tǒng)。二、非對稱Doherty功率放大器傳統(tǒng)的DPA包括載波功放和峰值功放兩個電路，載波功放通常工作于AB類，峰值功放工作于C類，電路簡化模型如圖1所示，其中載波功放和峰值功放均用壓控電流源代替。理想情況下，小信號時，DPA只有載波功放工作，由于輸出電路中的阻抗變換作用，載波功放的負載阻抗增大，輸出電壓迅速達到最大值，效率提高至最大值；到臨近點時（Vmax2），峰值

4、功放開啟，通過負載調(diào)制作用，載波功放的負載阻抗逐漸減小，輸出電流增大，由于峰值功放此時效率較低，DPA總體效率略為降低；當(dāng)輸入信號達到最大值時，載波功放和峰值功放同時達到最佳負載阻抗，輸出功率達到最大，效率再次達到最大值。DPA中載波峰值功放輸出基波電壓與漏極效率如圖2所示。圖1Doherty功率放大器簡化模型圖2DPA輸出基波電壓及漏極效率傳統(tǒng)DPA中，載波功放和峰值功放采用相同的器件（相同的飽和功率），輸入功率均的P1dB。與載波功

5、放相連的pi型衰減器衰減量為2.1dB，使得更多的功率能夠輸入到峰值放大器中。載波功放和峰值功放輸出電路中的補償線長度分別由載波功放呈現(xiàn)高阻狀態(tài)和峰值功放輸出呈現(xiàn)開路狀態(tài)決定。載波功放和峰值功放的Vds為28V，Vgs分別為2.9V和1.9V，即分別工作于AB類和C類。圖6所示為非對稱DPA實物照片。θc50Ωθc50ΩCarrierCellPeakingCellλ450Ωλ450ΩOffsetLineOffsetLineπAtten3