【摘 要】
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功率放大器作为现代通信系统的重要组成部分,承担着为射频信号传输提供所需功率,最大程度实现信号无损传输的重要责任。目前功率放大器追求高线性度、高效率以满足社会发展需要。Doherty功率放大器（Doherty Power Amplifier,DPA）能在较大的功率回退范围内,保持较高效率,适用于高峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PARR）的传输信号。而模拟预失真技
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功率放大器作为现代通信系统的重要组成部分,承担着为射频信号传输提供所需功率,最大程度实现信号无损传输的重要责任。目前功率放大器追求高线性度、高效率以满足社会发展需要。Doherty功率放大器（Doherty Power Amplifier,DPA）能在较大的功率回退范围内,保持较高效率,适用于高峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PARR）的传输信号。而模拟预失真技术通过外加电路提高功放的线性度,具有稳定性好、结构简单、易实现宽带设计的特点。为此本文对Doherty技术及模拟预失真技术进行研究,并设计了三款功率放大器:1.功放管选用MRF8P26080型号的横向扩散场效应管（Laterally-Diffused Metal-Oxide Semiconductor,LDMOS）,设计了一款应用于S波段的传统式DPA。2.54GHz频率下,DPA的饱和输出功率(Saturated Output Power,Psat)为48d Bm,此时的功率附加效率（Power Add Efficiency,PAE）达51.2%;饱和输出功率回退6d B处PAE达41.3%,三阶交调失真（Third-order Intermodulation Distortion,IMD3）为-29.3d Bc。2.52-2.56GHz工作频段内,DPA的Psat皆大于47d Bm,饱和输出功率处PAE皆大于50%,饱和输出功率回退6d B处PAE皆大于40%。2.本文将模拟预失真技术与Doherty技术相结合,设计一款基于模拟预失真器（Analog Predistorter,APD）的高线性度DPA。所设计APD由于输出相位及特性阻抗可变的变容二极管加载复合左右手传输线的应用,具有幅相特性灵活可调的特点。2.54GHz频率下,输入功率从-25d Bm增加至10d Bm,APD的增益扩张可达15.6d B,相位压缩可达62°。将APD应用于DPA中,基于APD的高线性度DPA在2.54GHz频率下,DPA输出功率48d Bm处,PAE为49.3%,输出功率回退6d B处,PAE为39.8%、IMD3为-39.9d Bc。3.依据三阶交调产物（Third-order intermodulation product,IM3）对消原理,将场效应管（Field Effect Transistor,FET）置于辅助功放前,设计了一款基于前置FET非线性特性的新型DPA。2.54GHz频率下,功放的饱和输出功率为48.2d Bm,48.2d Bm处PAE为54.3%;饱和输出功率处退6d B处,PAE达47.2%,IMD3达到-39.5d Bc。本文为提高DPA的线性度,提出两种解决方案。其一,将模拟预失真技术与Doherty技术相结合。其二,利用前置FET的非线性特性对Doherty功放的非线性失真进行抑制。仿真及实测结果表明两种方案都实现了DPA线性度的提升。
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