应用于无线通信基站的Doherty功率放大器

采用Doherty技术设计并实现了一款应用于无线通信基站的S波段高效率功率放大器,通过非对称功率输入的方式使得整个功放在更宽的功率范围内获得高效率。设计中采用了安捷伦公司的先进设计系统软件(advanced design system,ADS),选取恩智浦公司型号为MRF7S21080H与MRF8S21100H的横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)功放晶体管,两款晶体管的工作频率均为2.14~2.17 GHz。经过电路仿真与实物调试,最终设计并实现了功率回退达到7 dB的功率放大器,其增益为13.5 dB,并且在7 dB功率回退点上效率达到35%,峰值功率效率达到42%。相比其他功率放大器,该放大器具有较大的功率回退范围与更高的效率。结果证明,通过不对称输入方式所设计的Doherty功率放大器可以获得更宽的功率回退范围。     

基于ADS平台反向Doherty结构的功率放大器的设计与仿真

基于Advanced design system(ADS)平台,通过优化偏置电压和输入功率比例改善三阶互调失真(IMD3),仿真设计一款工作于2.14 GHz频段WCDMA基站不对称功率驱动的反向Doherty功率放大器(IDPA).IDPA结构中接在峰值放大器补偿线后的微带线能减少功率泄露,改善输出效率.仿真结果表明,当载波放大器的栅极偏置电压为2.74 V,峰值放大器的栅极偏置电压为0.9 V并且输入功率比例为1∶2.07,输出功率为44 dBm时其功率附加效率(PAE)为25.26%,比AB类平衡功率放大器提高了9.63%,比传统的Doherty功率放大器(DPA)提高了1.12%;IMD3为-40.82dBc,和AB类平衡功率放大器相比改善了3.34 dBc.因此,这种简单结构的不对称功率驱动的IDPA实现了高效率和高线性度的良好折中,能够很好地适用于现代无线通信系统中.     

基于双阻抗匹配的宽带Doherty功率放大器设计

为了满足采用高峰均比调制信号的未来无线通信系统中功率放大器高效和宽带的设计需求,研究了一种改进的宽带Doherty功率放大器设计方法.为了实现Doherty在功率回退和饱和输出时的阻抗变换,提出了一种双阻抗匹配网络设计方法来仿真设计主路和辅路输出匹配网络,从而简化了负载调制网络,展宽了带宽.实现并测试了一个2.30~2.80 GHz宽带Doherty功率放大器(DPA),对所提出方法的有效性进行了验证.结果表明:所设计的宽带DPA在工作带宽内增益波动小于2 d B,饱和功率大于43.5 d Bm,饱和时的峰值效率为66%~71%,6 d B回退时的效率为48%~59%,可满足未来无线通信系统中对高峰均比调制信号高效率放大的要求.     

采用射频预失真的新型大功率Doherty功放设计与实现

针对大功率射频功率放大器在设计研制上都存在较大困难,特别是大功率难匹配,实现大功率后线性度差、效率低等问题,设计一种适用于无线通信基站系统的二路大功率Doherty功率放大器。采用新型射频预失真芯片构建高集成度的线性化电路,改善该功率放大器的线性。仿真结果表明,在饱和功率回退6 dB时,该功率放大器平均输出功率可达到100 W,效率可达到44.158%,从而实现高效率和大功率的输出;加入预失真电路后,功放线性改善了20 dB。实测结果验证了仿真的一致性。     

S波段高效E类GaN HEMT功率放大器设计

为了解决E类功率放大器最大工作频率(f max )受晶体管输出电容限制的问题,提出了一种新型的E类功率放大器输出匹配电路结构.该结构能够同时实现对晶体管在基波和谐波下的过剩输出电容进行补偿,一方面提升了E类功率放大器在高频工作时的效率,另一方面也降低了电路的复杂度和实现难度.利用所提出的方法,采用GaN HEMT器件,设计并实现了工作在2.5 GHz的E类功率放大器.测试结果表明,其最大功率附加效率(PAE)达到80%,饱和输出功率为40.1 dBm.     

2.4 GHz 0.18 μm CMOS Doherty 功率放大器设计

采用SMIC 0.18 μm CMOS 工艺设计了一款2.4 GHz Doherty结构功率放大器.两子功放均采用两级放大结构,提高了功放的功率增益和功率附加效率（PAE).模拟显示最大功率输出为28.75 dBm,对应PAE为43％,功率1 dB压缩点输出功率为26.71 dBm, 对应PAE为38％.功率增益为24 dB.与以往报道的CMOS Doherty功放相比,PAE和功率增益均得到了明显的改善.     

基于阶跃式匹配结构与谐波控制技术高效宽带GaN HEMT射频功率放大器设计

针对射频功率放大器存在的效率及带宽问题,文中设计了一款高效宽带GaN HEMT功率放大器(power amplifier, PA),采用阶跃式匹配结构实现其输入输出匹配网络设计,结合典型的十字型谐波控制技术实现了二、三次谐波的控制,极大地提高了输出效率。以GaN HEMT晶体管为核心器件,通过设置合适的偏置网络和匹配网络结构实现了电路设计。仿真结果表明,在2.3～2.9 GHz内其输出功率(P_out)为41～42.1 dBm,增益(Gain)达12～13.1 dB、漏极效率(drain efficiency, DE)达69.1%～77.7%、功率附加效率(power added efficiency, PAE)达67.1%-74.3%。     

前馈与Doherty技术结合的功放研究

将前馈技术与Doherty技术相结合,以满足功率放大器在效率和线性度方面的要求,同时对前馈系统幅度、相位、延时不平衡的影响进行了分析,就其效率因素和增强效率的方法进行了讨论;还分析了Doherty功率放大器中峰值放大器的栅极偏压(Vgs)和峰值补偿线长度对获得峰值效率点的影响,最后把用LDMOS管设计的Doherty功放作前馈系统的主功放,与平衡结构作主功放的前馈系统相比较,仿真结果显示IMD3达到-65 dBc时,其效率提高了5%.     

基于宽禁带功率器件的F类放大器的研究与设计

F类射频功率放大器作为开关模式放大器的一种,其理想效率为100%。传统F类功率放大器的设计方法是利用输出端谐波抑制,在晶体管的漏极得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率。文章通过研究电路的结构,在F类功率放大器的输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络,能够更有效提高输出功率和功率附加效率;结合宽禁带功率器件,在S波段完成一款电路的设计,在3.45~3.55GHz频带内,输入激励为28dBm条件下,测试得到最大PAE能够达到78.3%,输出功率40.5dBm,实验结果和仿真结果基本吻合。     

2.4GHz 0.18μm CMOS Doherty 功率放大器设计

文中采用SMIC 0.18μm CMOS 工艺设计了一款2.4GHz Doherty结构功率放大器。两子功放均采用两级放大结构,提高了功放的功率增益和功率附加效率（PAE)。模拟显示最大功率输出为28.75dBm,对应PAE为43％,功率1dB压缩点输出功率为26.71dBm, 对应PAE为38％。功率增益为24dB。与以往报道的CMOS Doherty功放相比,PAE和功率增益均得到了明显的改善。     

基于谐波抑制与补偿线技术的非对称Doherty功放设计

为了提高WiMAX信号下doherty功率放大器（doherty power amplifier,DPA）回退点的效率,提出一种基于谐波抑制和补偿线技术的非对称doherty功放（asymmetric doherty power amplifiers,ADPA）结构。该结构在传统ADPA结构的基础上,首先对主功放（carrier）和辅功放（peak）输出匹配电路加入2次、3次谐波电路进行匹配设计,减少晶体管漏极电压电流的重合;然后通过添加补偿线（offset line）的方式,改变carrier和peak的功率分配比,使得整体电路获得更高的效率和输出功率。基于上述谐波抑制和补偿线理论,设计了一款工作在3.4 GHz~3.6 GHz,增益约为13 dB的ADPA。实测结果表明,当饱和输出功率达到48.75 dBm,功率回退9.5 dB时,功率附加效率（power added efficiency,PAE）达到41.8%,5 MHz偏移量的相邻信道功率比（adjacent channel power ratio,ACPR）优于-35 dBc,10 MHz偏移量的ACPR优于-48 dBc。满足WiMAX基站对功放线性度和效率的要求。     

磁耦合无线电能传输系统前端功率放大器设计

功率放大器是磁耦合无线电能传输系统的前端功率输入设备,对于无线电能传输系统的高效稳定运行起到至关重要的作用.本文给出了功率放大器的基本拓扑、匹配网络和整体电路设计方法,使其达到较高的传输效率.采用ADS软件对功率放大器性能进行分析,结果表明,设计的功率放大器在8.5 MHz中心频率上,当输入信号为29 d Bm时能够获得的最大功率为18.928 W,效率为89.516%.     

基于平衡结构的基站驱动级功放设计

为了在工作频段内获得良好的增益平坦度、隔离度及输入输出匹配,采用在基站驱动级功放设计中引入平衡结构的方法。在研究功放平衡电路结构和工作原理基础上,设计实现了两个工作频段在2 110～2 170 MHz,应用于基站系统的驱动级功率放大器.对功放进行仿真和实际测试,测试结果与仿真结果的高度一致性验证了这种方案的有效性,同时在整个工作频段内功放的增益平坦度都小于±0.5 dB,隔离度小于-27 dB,输入输出匹配参数良好。结果表明:设计的平衡放大器可以很好地应用在基站系统中,从而提高基站功放系统性能。     

宽频光隔离放大器设计及试验研究

针对电力系统信号测量要求的抗干扰能力强、二次设备安全及宽频带的要求,设计一种宽频光隔离放大器,对隔离放大器的设计原理进行详细介绍,通过对隔离放大器各模块电路的传输特性分析,建立了相应的系统传递函数.仿真试验和实物试验结果表明,该隔离放大器将传输频带提升至1 MHz以上,工频信号传输精度误差小于0.2％,抗干扰能力有效增强,满足电力系统信号测量的实际需求.     

应用于WLAN的高效率F类功率放大器

为了提高在高速率信号传输下无线通讯发射系统中功率放大器的工作效率,提出了一种结构新颖的高效率F类功率放大器.通过计算机仿真与实验板调试相结合的方法确定了放大器的最佳漏极阻抗,根据F类放大器漏极电压和漏极电流是相位差为λ/4的方波和半正弦波的特性,通过仿真软件设计和优化,设计出的谐波滤波网络在输出谐波频点有良好的滤波性能.为了降低栅源电容对输入信号造成的失真,在输入端口加入短截线,提高了放大器的漏极效率.通过测试,功率放大器工作在2.4GHz时,在2dB增益压缩点的功率附加效率为67%,输出功率为30dBm.测试结果表明,该高效率功率放大器适合应用于WLAN无线通讯发射系统.     

基于IGBT的低频水声功放技术

主动声纳通过水声发射换能器将水声功率放大器产生的电信号转换成声信号辐射到水中。提高水声功率放大器的输出电功率、降低声纳的工作频率是提高声纳作用距离的重要途径。介绍了功率放大器的工作原理和基本构成,对水声功率放大器工作方式和IGBT器件等关键技术进行了分析,结合工程实际需求设计出低频、大功率水声功率放大器,完成了采用乙类和D类工作方式共两套功率放大器电路系统的硬件设计和安装调试。实验室测试和水池试验表明,低频功率放大器工作性能良好,方案可行,达到了设计要求。     

一种用于宽带系统的可重构模拟基带电路

介绍了一种应用于宽带系统中的可重构模拟基带电路.该电路采用全CMOS工艺,由低通滤波器和可变增益放大器2个模块构成.低通滤波器可通过模拟控制电压调谐转折频率,调谐范围130~430 MHz,不仅兼容了WiMedia与中国标准,而且适用于更高频率的模拟基带信号处理;跨导放大器采用适用于低电压和高频率的Nauta结构,讨论了该跨导结构的共模稳定电路的设计参数对滤波器频率准确性的影响.整个模拟基带链路可以通过数字控制调节增益,其可变增益范围0~44 dB,增益步长1 dB,适用于不同的传输距离.为了避免高链路增益情况下失调的影响,加入了直流失调校正电路,并讨论了直流失调校正电路对主电路增益准确性的影响以及优化设计.设计采用0.18μm CMOS工艺,1.8 V电源电压.在实现可重构功能的同时,仍然拥有零增益时12.5 dBm的IIP3,在同领域处于领先水平.     

基于Proteus的音频功率放大器的设计与仿真

开发了一种音频功率放大系统的硬件设计,该系统由前置放大电路、音调调节电路及功率放大电路3部分组成,借助Proteus仿真软件平台对电路进行仿真和性能测试分析.实验证明,仿真结果与实测结果非常接近,达到设计要求,证明这种设计方法可提高设计效率,节约成本,具有很好的可实现性.