線性寬帶非對(duì)稱doherty功率放大器設(shè)計(jì) 正文

1、一、引言在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)WCDMA、CDMA2000及將來(lái)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(hào)如QPSK和64QAM等寬帶線性調(diào)制方式，對(duì)功率放大器的線性度提出嚴(yán)格的要求，同時(shí)也對(duì)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(lái)滿足線性度，同時(shí)功放的效率大大降低，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性價(jià)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(shí)提供足夠高的效率，但已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)更高速無(wú)線通信系統(tǒng)高峰均比（10dB）的要求。相比之下，非對(duì)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(diǎn)。本文針對(duì)國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“高效率、線性寬帶功放模塊”，設(shè)計(jì)了一種工作于450MHz470MHz頻段，具有4.4%信號(hào)帶寬的非對(duì)稱寬帶DPA。所設(shè)計(jì)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(guò)數(shù)字預(yù)失真改善后，相鄰頻道泄漏比（ACLR）

3、44dBc，達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，可以較好地應(yīng)用于未來(lái)LTEAdvanced系統(tǒng)。二、非對(duì)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(gè)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(jiǎn)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(hào)時(shí)，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(fù)載阻抗增大，輸出電壓迅速達(dá)到最大值，效率提高至最大值；到臨近點(diǎn)時(shí)（Vmax2），峰值

4、功放開(kāi)啟，通過(guò)負(fù)載調(diào)制作用，載波功放的負(fù)載阻抗逐漸減小，輸出電流增大，由于峰值功放此時(shí)效率較低，DPA總體效率略為降低；當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到最大值時(shí)，載波功放和峰值功放同時(shí)達(dá)到最佳負(fù)載阻抗，輸出功率達(dá)到最大，效率再次達(dá)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(jiǎn)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(bǔ)償線長(zhǎng)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(kāi)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(duì)稱DPA實(shí)物照片。θc50Ωθc50ΩCarrierCellPeakingCellλ450Ωλ450ΩOffsetLineOffsetLineπAtten3