[毕业论文] 高效线性双频Doherty功率放大器的设计研究 [复制链接]

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毕业论文-高效线性双频Doherty功率放大器的设计研究，共134页，

中文摘要

为了实现未来 4G 移动通信中多频段、高效率的绿色无线通信系统，本文工

作着重研究高效率双频段高效 Doherty 功率放大器设计及其线性化措施，针对不

同频率比、信号峰均比的应用需求，研究新型双频 Doherty 放大器结构。主要工

作成果如下：

1．基于 T 型、π型微带线和耦合微带线等分布式电路结构，我们设计了能工

作在两个独立频段上的四分之波长阻抗变换线、相位延迟线、3dB 功分器

和电桥等无源结构，为实现双频 Doherty 功放建立了无源基础。

2．对大功率微波管的负载牵引(Load-pull)测试进行了全面的研究分析。基于

实验室的 FOCUS 自动调配器，自制夹具台和微带 TRL 校准件，完成了精

确的负载牵引系统校准，并对功率管 MRF281 以及 CGH 40010 输出功率

和 ACPR 的负载阻抗特性进行了精确测量，实验结果与厂商提供的 ADS

大信号模型的谐波平衡负载牵引的仿真结果的对比验证了良好的实验精

度。

3．成功设计了基于 Cree 公司开发的 GaN HEMT 晶体管 CGH40010 的同时工

作于 900MHz 和 2300MHz 的同步式 AB 类功放和 Doherty 功放。实测结

果表明本工作中设计的双频 Doherty 功放达到了两个频率同时大于 10W

的功率输出和在 6dB 功率回退区分别大于 40%(850MHz)和 55%(2330MHz)

的 PAE 和大于 40%的同步式工作饱和效率，高于目前文献中已有报道的

基于 SiC 和 GaN 晶体管技术的设计结果。

4．实现了本课题组所自主开发的数字预失真平台与本文所设计双频功放的

联合调试。通过基于记忆多项式功放建模的数字预失真技术显著改善了功

放输出信号的 ACPR。

关键词：功率放大器；Doherty 功放；双频；数字预失真技术

目录

第 1 章 引言 .........1

1.1 课题背景.1

1.2 相关内容及进展.4

1.3 双频同步式 Doherty 功率放大器..........5

1.4 本文的内容和结构.........6

第 2 章 双频无源微波器件 .........9

2.1 双频传输线.........9

2.1.2 T 型微带线 ..........10

2.1.3 π 型微带线 ..........16

2.1.4 阶梯微带耦合线 21

2.2 双频无源器件...26

2.2.1 双频等分功分器 26

2.2.2 双频不等分功分器 ........29

2.2.3 双频分支线电桥和环形电桥 ....32

2.3 小结.......35

第 3 章 负载牵引系统的校准和测试 ...37

3.1 负载牵引系统工作原理...........37

3.1.1 负载系统简介 ....37

3.1.2 调配器的工作原理 ........37

3.1.3 负载牵引系统 ....39

3.2 负载牵引系统的校准...40

3.2.1 矢量网络分析仪的校准 40

3.2.2 机械调配器的校准 ........44

3.2.3 系统附件的 S 参数提取 45

3.2.4 夹具台 S 参数的提取 ....45

3.3 负载牵引系统的测量...47

3.3.1 负载牵引系统的校准验证 ........47

3.3.2 用负载牵引系统测量功率管的阻抗特性 ........50

3.4 小结.......52

第 4 章 双频 AB 类功率放大器设计 ...54

4.1 前期准备...........54

4.2 匹配网络设计...57

4.2.1 双频匹配 57

4.2.2 谐波匹配 59

4.3 偏置电路设计...61

4.4 仿真与测试.......62

4.5 小结.......72

第 5 章 双频 Doherty 功率放大器设计 ...........73

5.1 Doherty 放大器方案......73

5.2 Doherty 放大器的电路实现......76

5.3 Doherty 放大器的优化..77

5.3.1 不平衡功率分配 78

5.3.2 匹配网络优化 ....81

5.3.3 膝点电压修正 ....81

5.4 双频 Doherty 放大器....82

5.5 仿真与测试.......87

5.6 小结.......95

第 6 章 总结与展望 .......97

6.1 论文总结...........97

6.2 工作展望...........98

插图索引 ...........100

表格索引 ...........105

参考文献 ...........106

致谢 ...........109

声明 ...........110

附录 A 外文资料的书面翻译 .111

在学期间参加课题的研究成果 ...........128

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