【摘 要】
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随着新一代5G移动通信系统的到来,对效率、带宽等性能指标的要求更高了,功率放大器作为无线通信系统中的关键部件之一,也将同样面临这样的要求。而Doherty功率放大器由于具有高回退效率以及结构易实现等优势,已被广泛地应用于基站中。但是传统Doherty功放虽然结构简单,却仍然存在一些固有缺陷,影响其效率和射频带宽。近年来,结合数字辅助技术的双输入Doherty功率放大器正在成为传统Doherty功放
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随着新一代5G移动通信系统的到来,对效率、带宽等性能指标的要求更高了,功率放大器作为无线通信系统中的关键部件之一,也将同样面临这样的要求。而Doherty功率放大器由于具有高回退效率以及结构易实现等优势,已被广泛地应用于基站中。但是传统Doherty功放虽然结构简单,却仍然存在一些固有缺陷,影响其效率和射频带宽。近年来,结合数字辅助技术的双输入Doherty功率放大器正在成为传统Doherty功放的一种新兴替代方案,有研究表明它可以极大改善传统Doherty功放的效率、带宽以及功率性能。因此本文从Doherty功放的基本原理出发,围绕具有独立射频输入的数字辅助Doherty功率放大器展开研究和设计,期望能够有效改善Doherty功放的工作带宽、回退区间效率以及输出功率。现将主要的研究内容归纳如下:1.本文通过对Doherty功放有源负载调制的基本原理以及其中四分之波长线的使用限制Doherty功放带宽的原因进行分析,决定采用阻抗逆变网络和后匹配网络结构来替代四分之波长线。基于这种结构,作者设计了一款工作在3.5GHz的Doherty功率放大器。2.本文通过分析限制传统单输入Doherty功放性能的因素,决定将数字辅助技术运用到Doherty功放中。在此基础上,作者设计了一款工作频段为4.6-5.2GHz的数字双输入Doherty功率放大器。实验结果表明,该双输入Doherty放大器在工作频段内的饱和漏极效率为51.7%-55.8%,6d B回退效率为39.1%-43.5%,饱和输出功率为39.64-40.43d Bm。3.本文分析了双频匹配网络的具体结构和设计方法。基于双频阻抗匹配的基本理论,同时结合数字双输入Doherty功放的结构,作者设计了一款双频段的数字双输入Doherty功率放大器,工作频段为1.8-1.9GHz和3.4-3.5GHz,能够适用于4G以及5G无线通信系统中,应用性更强。测试结果表明,该双输入Doherty放大器在1.8-1.95GHz和3.4-3.45GHz频段内的饱和漏极效率为46.1%-66.4%和47.2%-51.3%,6d B回退效率为41%-49.9%和46.1%-49.3%,饱和输出功率为42.66-43.84d Bm和43.04-43.5d Bm。
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