Doherty功率放大器研究与设计
Doherty功率放大器技术在通信领域的应用研究
Doherty功率放大器技术在通信领域的应用研究随着移动通信技术的迅速发展，通信设备对功率放大器(PA)的要求越来越高，如何提高PA的效率成为了一个重要的课题。
Doherty功率放大器技术因其高效、普适等特性，成为了当前研究的热点之一。
本文将对Doherty功率放大器的工作原理、性能优势以及在通信领域的应用等进行综述。
一、Doherty功率放大器的工作原理Doherty功率放大器是一种基于分级合并原理的功率放大器，其基本原理是将两个或多个功率放大器级联，使之达到较高的效率和线性度。
其中，一个为主放大器，另一个或多个为辅助放大器。
主放大器负责低功率区域的放大，而辅助放大器则负责高功率区域的放大，这使得Doherty功率放大器在保持高效率的同时，能够具备较好的线性度。
具体来讲，Doherty功率放大器主要由三个部分组成：功率分配器、主放大器和辅助放大器。
当输入信号的功率较小时，主放大器相对辅助放大器输出基本的功率，功率分配器将输入信号分配给主放大器和辅助放大器。
当输入信号功率增加时，辅助放大器逐渐增大输出功率，主放大器输出功率逐渐减少。
由于功率分配器的作用，输入信号能够分别给主放大器和辅助放大器提供大约相等的功率，从而保持了较好的功率合并和较好的线性度。
二、Doherty功率放大器的性能优势相对于传统的类AB功率放大器，Doherty功率放大器具有以下几个显著的优势。
1. 高效。
Doherty功率放大器能够在保持较高的输出功率的同时，具备较高的转换效率。
研究表明，相对于传统的类AB功率放大器，Doherty功率放大器的效率提高了30%以上。
2. 线性度好。
Doherty功率放大器能够在保证高效率的同时，保持了较好的线性度。
这是由于Doherty功率放大器采用分级合并原理，主放大器和辅助放大器共同合作，使得输出信号具备较好的线性度。
3. 适应多频段。
Doherty功率放大器通常具有宽频带的特性，适用于多种频段。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器逆F类Doherty射频功放是一种高效率的射频功放设计，它结合了传统的逆类功放和Doherty功放的优点。
逆F类功放是一种高效的功放设计，可以在保持电流波形宽带的情况下，最大限度地降低功率损耗。
Doherty功放是一种功率放大器的配置方法，可以提高整个功放系统的效率。
将这两种功放结构相结合，可以实现高效率的射频功放设计。
逆F类功率放大器的特点在于其电流波形宽带，并且在时域上具有较好的线性特性。
这样可以保持功放的高效率，并且在整个频率范围内都能保持良好的性能。
在传统的逆F 类功放中，输入功率的变化会导致漏极电流的变化，从而降低了功放的效率。
为了解决该问题，Doherty功放提出了一种增益补偿的方法，可以在不同功率级别下保持功放的高效率。
逆F类Doherty射频功放的设计中，主要分为两个功放单元：主功放和辅助功放。
主功放负责低功率级别的放大，而辅助功放负责高功率级别的放大。
两个功放单元之间通过相位调整网络连接在一起，以保证在不同功率级别下的良好匹配。
在低功率级别下，主功放工作在饱和区，功率增益较高；在高功率级别下，辅助功放工作在线性区，功率增益较低。
通过这种配置，可以在不同功率级别下都保持较高的功放效率。
逆F类Doherty射频功放的设计中，还需要注意一些细节。
功放的外部匹配网络需根据实际工作频段进行调整，以实现最佳效果。
功放的传输线长度需精确控制，以保证主、辅助功放的输出信号在功分网络中相互补偿。
功放的直流偏置也需要进行精确调整，以确保功放工作在最佳点，提高整个功放系统的效率。
在实际应用中，逆F类Doherty射频功放被广泛应用于无线通信、雷达系统、卫星通信等领域。
由于其高效率的特点，可以显著减少功率损耗，并且在满足高功率需求的同时保持良好的性能。
逆F类Doherty射频功放在无线通信领域具有广阔的应用前景。
非对称Doherty功率放大器的研究与设计
放 的效率 ，增 加 了输 出功率 。 关键词 ；功率 放大器 ；Ｄｏ ｅｔ 非对称 ；线性度 ；效 率 ｈｒ ｙ
非 对 称 Ｄ ｈ ｒ 功 率 放 大 器 的研 究 与 设 计 ｏ ｅ－ ｃ ｙ
郭 东亮 ， 薛红喜
（ 电子 科 技 大 学 电子 工 程 学 院 ， 四川 成 都 ６ ｌ３ ） １７ １
摘 要 ｔ基 于传统 Ｄ ｈ ｒ ｏ ｅｔ ｙ功放 在实 际应用 中存在 的某 些缺 陷，提 出了一种 可用于 Ｔ Ｓ Ｄ Ｄ－ Ｃ ＭＡ 基站功 放 的非对 称
源 负载 牵 引 ”的理 论来 解 释 Ｉ４ 采 用 此方 法 可 以使放 大 器在 饱 和 功 率 回 退 ６ Ｂ的情 况 下 获 得和 输 出饱 ｊＪ ，。 ｄ 和 功 率 一样 的效率 ， 论 上最 高 效 率 可 以达 到 ７ ．％。 理 ８５ ２２ 对称 Ｄｏ ｅｔ 陷分 析 及 改进 方 法 的研 究 ． ｈｒ ｙ缺 在 实 际的应 用 中 ，对称 Ｄ ｈ ｒ ｏ ｅｔ ｙ存 在 一些 理 论 上 的缺 陷 。 由于主 功 放 偏 置在 ＡＢ 类 ，而 峰值 功 放 偏 置在 Ｃ类 ，在 输 入 相 同功 率 的 情况 下 ，峰值 功 放 的输 出 电流 必然 小于 主 功放 的 电流 。而在 饱 和 时 ， 两 个 功率 管 的输 出 电压 相等 ， 因此 峰值 功 放 的输 出功 率 要 小于 主 功 放 。又 因为 峰值 功 放 对 主功 放 有 动 态 负 载牵 引 的作用 ，这 将 导致 牵 引 作用 达 不 到 预想 值 。即不 能将 主 功放 的输 出阻抗 由最 初 的 １ ０ 有 ０Ｑ 效 的牵 引到 匹配 点 的 ５ Ｑ。可 能 牵 引 到 ７ Ｑ 或 者 该值 附近 ，这 势 必影 响到 峰 值功 放 的输 出功 率 ，即 峰 ０ ０
Doherty功率放大器的研究的开题报告
Doherty功率放大器的研究的开题报告开题报告：关于Doherty功率放大器研究的探讨一、选题背景随着通信、广播、雷达、卫星通讯等高频系统的发展，功率放大器（PA）必须具有高效率、高功率、小尺寸等特点。
Doherty功率放大器是一种能够实现高效率、低失真和大尺寸的功率放大器，是目前最先进的功率放大器技术之一。
二、选题意义在当前高频系统应用中，由于功率放大器的重要性，Doherty功率放大器研究已引起广泛关注。
Doherty功率放大器不仅能够提高功率放大器的效率，同时还可以处理高调制度调制的信号，实现更高的输出功率。
三、研究目标本研究旨在通过深入了解Doherty功率放大器的机理，研究Doherty功率放大器在高频系统中的应用及其效率特点，并探究其在未来功率放大器技术中的发展趋势，从而为高频系统设计提供可靠的技术支持。
四、研究方法本研究将采用文献调研和实验研究相结合的方式进行。
首先对Doherty功率放大器的理论知识和相关技术进行深入了解，之后搭建实验平台，进行实验研究，并根据实验数据进行初步分析探究其特性和问题。
五、研究内容本研究将围绕以下内容进行深入研究：1. Doherty功率放大器原理及其特点2. Doherty功率放大器在高频系统中的应用3. Doherty功率放大器的电路设计及优化方法4. Doherty功率放大器实验平台的建立与实验研究5. 结合实验数据对Doherty功率放大器的优化与改进6. 未来Doherty功率放大器技术的发展趋势与展望六、研究成果本研究将对Doherty功率放大器的原理和应用进行深入探讨，并通过实验数据分析，得出其优化和改进方法，为高频系统设计提供可靠的技术支持，同时对该领域的未来发展趋势和展望进行探究，为相关行业的研究人员提供参考。
宽带Doherty功率放大器的理论和设计
摘要 ： 从Ｄ ｏ ｈ ｅ ｒ ｔ ｙ功 率放 大器 的基 本 原理 出发 ， 导出 Ｄ ｏ ｈ ｅ ｒ ｔ ｙ功 率放 大 器设 计 的关键 参 数 Ｏ ／ ， 并 给 出该参 数 同 系统信 号 的峰 均 比、 主峰 管之 间的 功率 比、 功 率放 大器 阻抗 参数之 间的关 系。根
据 对该 参数 的物理 关 系及 传 统 Ｄ ｏ ｈ ｅ ｒ ｔ ｙ功 率放 大 器 架构 对 带 宽 的限 制性 因素 的研 究 ， 探 索出
ｔ ｈｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍａ ｉ ｎ ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｕｓ ｐｅ ａ ｋ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｎ ｅ ｔ —
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｄｏ ｈｅ ｒ ｔ ｙ ＲＦ ＰＡ． Ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ｌ ｙ ｔ ｈｅ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ＰＡＰＲ 。
电子 信 息 对 抗 技 术 Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗａ ｒ ｆ ａ ｒ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ６ ， ３ １ （ ２ ）
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ７ ２ ２ ． ７ ５
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器引言射频功率放大器在无线通信系统中扮演着非常重要的角色，它能够将输入的低功率射频信号转化为高功率输出信号，从而实现信号的传输和覆盖。
传统的射频功率放大器在高功率输出的同时往往会伴随着能效低和线性度差的问题。
为了解决这一问题，逆F类Doherty射频功率放大器应运而生，它在保持高功率输出的同时大幅提高了能效和线性度。
本文将介绍一种高效率的逆F类Doherty射频功率放大器的设计原理、性能特点和应用前景。
一、逆F类Doherty射频功率放大器的设计原理逆F类Doherty射频功率放大器是在传统的Doherty功率放大器基础上发展而来的。
Doherty功率放大器采用了主、辅两路并联的方式，主路负责低功率部分信号的放大，而辅路则负责高功率部分信号的放大。
这种并联的设计可以有效提高功率放大器的能效和线性度。
而逆F类Doherty功率放大器则在这基础上进一步优化了功率放大器的效率。
二、高效率逆F类Doherty射频功率放大器的性能特点1. 高效率：逆F类Doherty射频功率放大器在高功率输出情况下依然能够保持较高的能效，有效解决了传统射频功率放大器能效低的问题。
在大多数工作条件下，逆F类Doherty功率放大器的能效可以超过50%，远高于传统的功率放大器。
2. 高线性度：逆F类Doherty功率放大器通过相位调制和动态调节，实现了在不同输出功率下的线性放大，能够在保证高功率输出的减小了信号失真和非线性失真的问题，提高了信号的传输质量。
3. 宽带性能：逆F类Doherty功率放大器具有较好的宽带性能，适用于多种频段和载波宽度的通信系统，并且在频率和功率偏移时能够保持较好的性能表现。
4. 稳定性好：逆F类Doherty功率放大器采用了多种自适应和反馈控制技术，能够保持在不同工作条件下的稳定性和动态性能，具有较好的抗干扰和抗变化能力。
三、应用前景高效率逆F类D类射频功率放大器具有广阔的应用前景。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器1. 引言1.1 背景介绍射频功率放大器在通信领域起着至关重要的作用，其功率放大和效率是衡量其性能的重要指标。
传统的射频功率放大器存在效率低、线性度差等问题，因此人们提出了各种改进方案来提高其性能。
Doherty功率放大器由William H. Doherty于1936年提出，是一种有效提高功率放大器效率的技术，通过分别控制主放大器和辅助放大器的工作状态，实现功率放大与效率的平衡。
本文将重点介绍高效率逆F类Doherty射频功率放大器的设计原理、性能分析及优势，并展望未来该技术的发展前景。
通过深入探讨该技术，有望为射频功率放大器的性能提升和在通信领域的广泛应用提供有力支撑。
1.2 研究意义射频功率放大器在通信系统中扮演着至关重要的角色，它的性能直接影响到整个系统的工作效果。
传统的射频功率放大器存在效率低、线性度差等问题，而高效率逆F类Doherty射频功率放大器的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法。
研究高效率逆F类Doherty射频功率放大器的意义在于提高通信系统的能效，减少能耗，延长设备寿命，并提升通信系统的性能和可靠性。
高效率逆F类Doherty射频功率放大器还具有节省成本、减小设备尺寸等优势，对于推动通信技术的发展和应用具有重要的推动作用。
深入研究高效率逆F类Doherty 射频功率放大器的设计原理和性能分析，探讨其在实际应用中的优势和未来发展趋势，对于促进通信技术的创新和进步具有重要的意义。
2. 正文2.1 高效率射频功率放大器概述高效率射频功率放大器是一种能够有效提高功率放大器效率的技术。
传统的功率放大器在高功率输出时存在效率低、失真大等问题，而高效率射频功率放大器则能够在保持高线性度的情况下提高功率放大器的效率。
通过优化设计和结构，高效率射频功率放大器能够在低功率输出时实现高效率，而在高功率输出时也能保持较高的效率。
高效率射频功率放大器的设计需要考虑多方面因素，包括功率输出、频率范围、线性度、效率等。
线性化Doherty功率放大器设计
中图分类号:T N702 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)03-0045-06线性化Doherty 功率放大器设计耿 知,郭 伟(华中科技大学电子与信息工程系,武汉430074)摘 要:结合射频数字预失真技术和Doherty 技术提出了一种WC DM A 线性化功率放大器的设计方案。
通过计算机辅助设计和ADS 仿真分析,功率放大器在输出35瓦(45.4dBm )的情况下,AC LR 达到-55dBc 。
关键词:WC DM A ;射频数字预失真;Doherty ;邻近信道泄漏功率比;PAEDesign of linearized Doherty pow er amplifierGE NG Zhi ,G UO Wei(Dep artment of Electronic and I nform ation E ngineering ,Central China U niversity ofScience and T echnology ,Wuh an 430074,China )Abstract :A design of linearized WC DM A power am plifier is introduced in this paper ,combining RF DPDand Doherty techniques.By the help of com puter aided design and ADS s oftware simulation ,it presents that when power am plifier outputs 35W ,AC LR has reached -55dBcs.K ey w ords :WC DM A ;RFDPD (radio frequency digital predistortion );Doherty ;AC LR ;PAE0 引言WC DM A 采用的QPSK 调制方式和3.84MH z 的扩频码使得射频信号呈现出很高的峰均比(PAR )和快速的包络变化,这对功率放大器的设计提出了更高的线性要求。
线性宽带非对称Doherty功率放大器设计
一、引言在现代无线通信系统WCDMA、CDMA2000 及将来的4G（LTE-Advanced）通信标准中，都采用具有高峰均比(PAR)的数字调制信号如QPSK和64QAM 等宽带线性调制方式，对功率放大器的线性度提出严格的要求，同时也对功率放大器的信道带宽提出了更高的要求。
传统基站中的功放需大功率回退来满足线性度，同时功放的效率大大降低，严重影响系统的性价比。
作为一种高效率功率放大器，传统的Doherty功率放大器（DPA）可以在功率回退6dB时提供足够高的效率，但已经无法满足未来更高速无线通信系统高峰均比（>10dB）的要求。
相比之下，非对称DPA以其更大的功率回退范围正逐渐成为目前的研究热点。
本文针对国家科技重大专项课题“高效率、线性宽带功放模块”，设计了一种工作于450MHz-470MHz频段，具有4.4%信号带宽的非对称宽带DPA。
所设计的DPA在饱和功率回退9dB（40dBm）的情况下，功率附加效率（PAE）为42%，经过数字预失真改善后，相邻频道泄漏比（ACLR）<-44dBc，达到项目设计要求，可以较好地应用于未来LTE-Advanced 系统。
二、非对称Doherty功率放大器传统的DPA包括载波功放和峰值功放两个电路，载波功放通常工作于AB类，峰值功放工作于C 类，电路简化模型如图1 所示，其中载波功放和峰值功放均用压控电流源代替。
理想情况下，小信号时，DPA只有载波功放工作，由于输出电路中的阻抗变换作用，载波功放的负载阻抗增大，输出电压迅速达到最大值，效率提高至最大值；到临近点时（Vmax/2），峰值功放开启，通过负载调制作用，载波功放的负载阻抗逐渐减小，输出电流增大，由于峰值功放此时效率较低，DPA总体效率略为降低；当输入信号达到最大值时，载波功放和峰值功放同时达到最佳负载阻抗，输出功率达到最大，效率再次达到最大值。
DPA中载波/峰值功放输出基波电压与漏极效率如图2所示。
Doherty功率放大器的研究的开题报告
Doherty功率放大器的研究的开题报告一、选题背景功率放大器是无线通信系统中最常用的电路之一，其作用是将低功率的信号放大到可以驱动天线的功率范围内，以实现无线信号的传输。
传统上，MOSFET电容连接式放大器被广泛应用于功率放大器中，但其存在两个主要问题：首先，它的滞后导致了频率响应损失；其次，因为其所需的电源电压较高，为了实现高功率，输出阻抗必须减小到一个很小的值，这降低了效率。
为了解决这些问题，现在越来越多的工程师已经开始研究Doherty功率放大器。
二、研究目的本研究旨在探究Doherty功率放大器的结构特征和性能特点，分析其优缺点，以及在无线通信系统中的应用前景，从而为其优化设计提供一定的理论支持。
三、研究内容1. Doherty功率放大器的工作原理介绍；2. Doherty功率放大器的结构特征分析；3. Doherty功率放大器的动态范围分析；4. Doherty功率放大器的效率分析；5. Doherty功率放大器在无线通信系统中的应用前景探究。
四、研究方法本文采用文献资料法、仿真实验法、实验分析法等多种研究方法，旨在深入探究Doherty功率放大器的结构特征和性能特点、优缺点及其应用前景。
五、论文结构本文共分为六个部分。
第一部分为绪论，介绍研究的选题背景、研究目的、研究内容和方法。
第二部分为Doherty功率放大器的工作原理介绍。
第三部分为Doherty功率放大器的结构特征分析。
第四部分为Doherty功率放大器的动态范围分析。
第五部分为Doherty功率放大器的效率分析。
第六部分为Doherty功率放大器在无线通信系统中的应用前景探究。
最后，第七部分为结论和展望，总结了本文的研究成果，并对未来的研究进行了展望。
基于Doherty技术的RF高效率大功率放大电路的设计与分析
第６期
宋汉斌等：基于Ｄｏｈｅｒｔｙ技术的ｌ疆高效率大功率放大电路的设计与分析
９９
配电路的性能。据此，设计出了在输入端和输出端分
漏极偏置电路
别具有三段传输线的匹配滤波电路。再配以直流偏置
电路，得到了图７所示的单路放大电路。
射
其中，电容Ｃ１、Ｃ２起到了隔离直流的作用。在
ＺＬ。“ｎ） Ｉ．０５４２．８８ １．０４－ｊ２．８２ １．０３－ｊ２．７６ １．０１－２＂２．７０ １．００－ｊ２．６４ ０．９９－ｊ２．５８ ０．９７－ｊ２．５２ ０．９６－ｊ２．４６ ０．９５－ｊ２．４０ ０．９４－ｊ２．３４ ０．９３－／＇２．２８
图６ ＭＲＦ２３１４０输入、输出阻抗
万方数据
ｎ周分脏州络
ｋ法器幢
：；＿＿＿＿＿＿＿＿－一
起到一个开关电路的功能。通过这种设计，可以有效的保护电 路，保证整个系统不会受到大的损害。
在直流偏置电路中，还应包含一个重要的性能就是系统的 可调节性。每个射频模块的性能指标之间都可能存在着微小的 差异，为了能够克服这种由生产工艺等问题带来的差异，可以
＿ ·＿ ＿ ＿ ＿－ ＿ ＿一 掣碧 稳卅部分
一个既具有以２３００～２４００ＭＨｚ为通带的带通滤波功能，又具有能够将输入信号进行很好的匹配的电路。
只有这样，才能使系统传输功率的最大化。可以通过一些无源的器件和微带线来构成这样的一个匹配
滤波电路。由于射频放大系统是不可逆的，所以，射频电路输入端是
否匹配的决定性参数就是系统的输入端的Ｓ１１参数以及相应的输入阻 抗ｚｌｌ。Ｓ１ｌ和Ｚ１１可以利用Ｓｍｉｔｈ圆图仿真【７】得到。可以利用数字
ＣＡＤ软件来设计这样的输入输出匹配电路。
根据ＭＲＦ２３ １４０的技术指标文档，可以得知其在２３００－２４００ＭＨｚ
新型Doherty功率放大器设计[1]
![新型Doherty功率放大器设计[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/81b696c75fbfc77da269b15c.png)
新型Doherty 功率放大器设计邓国康1, 秦开宇2（1.电子科技大学 四川成都 610054 2.电子科技大学 四川成都 610054）摘 要：本文在分析Doherty 放大器工作原理后，设计出一种新型Doherty 放大器。
新型Doherty 放大器的主从放大器使用不同的漏极偏置电压和独立的匹配电路。
ADS 仿真结果表明，新型Doherty 放大器相对于传统Doherty 放大器，可以在更大输出功率回退情况下出现第一个效率峰值，而且在中等输出功率状态下附加效率也有10%左右的提升。
关键词：Doherty 放大器 功率回退 负载牵引一 引言功率放大器作为无线通讯系统中最大的耗能元件，其效率是一项重要设计指标。
高的效率可以延长无线通讯系统中电池供电时间，节约能源，降低功放散热系统的设计复杂度，提高功放的稳定性，从而达到降低建设和运行成本的目的。
Doherty 功率放大器（DPA ）作为一种高效率放大器[1] [2]，有着实现方式简单、成本低廉和对系统线性度的影响较小的优点。
因而，在现代无线通信技术中得到了广泛的研究和应用。
W-CDMA 作为第三代无线通信主流标准之一，其信号的峰均比可达9dB 。
为保证其系统中功率放大器有较好的线性度，通常要求工作点要从输出饱和功率点回退9dB [3]。
由于传统二阶Doherty 功率放大器的第一个峰值效率是在满输出功率回退6dB 时得到，其变化范围小于9dB ，因而直接用于W-CDMA 无线通信系统时，DPA 的效率并未达到最优。
针对这种情况，本文仿真设计了一种新型DPA 。
ADS 中的仿真结果表明，新型DPA 相比于传统DPA ，在更大输出功率回退情况下附加效率可以提升10%左右。
二 新型Doherty 放大器设计2.1 Doherty 功率放大器工作原理经典二阶Doherty 功率放大器电路原理框图如图1所示。
电路中有两个放大器，一般称之为主（载波）放大器和辅助（峰）放大器，它们由/4λ传输线隔开。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器设计，它被广泛应用于无线通信系统中。
本文将介绍逆F类Doherty射频功率放大器的原理、设计和性能优势。
逆F类Doherty射频功率放大器是一种改进的Doherty功率放大器结构。
Doherty功率放大器是一种有效提高功率放大器效率的技术，它通过将负责较低功率的主放大器与一个辅助放大器并联工作，来实现功率放大的效果。
传统的Doherty功率放大器存在着一定的功率浪费，因为主放大器仍然会工作在线性范围内而不达到最佳效率。
逆F类Doherty射频功率放大器通过引入反向负载网络，使得主放大器在工作中更接近饱和区域，从而提高了功率放大器的整体效率。
具体来说，逆F类Doherty功率放大器的工作原理如下：当输入的射频信号较弱时，辅助放大器负责功率放大，而主放大器基本处于关闭状态；当输入的射频信号较强时，主放大器开始开启并参与功率放大。
通过调整反向负载网络的参数，可以使得主放大器在高功率情况下更接近饱和工作，从而提高整体功率放大器的效率。
逆F类Doherty射频功率放大器的设计中需要考虑的关键参数包括功率分配器（也称为功率合成器）和反向负载网络。
功率分配器用于将输入的射频信号分配给主放大器和辅助放大器，并将它们的输出重新合成为最终的输出信号。
反向负载网络则起到控制主放大器与辅助放大器之间功率分配的作用。
逆F类Doherty射频功率放大器相比传统的Doherty功率放大器具有许多性能优势。
它能够在较宽的输出功率范围内保持高效率。
逆F类Doherty功率放大器在线性范围内具有较低的失真和较高的输出功率。
逆F类Doherty功率放大器还具有较好的抗非线性失真能力和较高的线性范围。
逆F类Doherty功率放大器结构相对简单，容易实现且成本较低。
逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器设计。
高效率Doherty功率放大器的研制的开题报告
高效率Doherty功率放大器的研制的开题报告1. 研究背景随着移动通信技术的发展，通信设备对功率放大器的性能要求也越来越高。
功率放大器是通信设备中最为关键的部件之一，其性能直接影响到整个系统的传输距离、传输速率和稳定性。
随着功率放大器频率的不断提高，传统的功率放大器面临许多困难，如线性度和效率的问题。
Doherty功率放大器是一种新型的高效功率放大器，具有高效率、高输出功率和低失真的优点。
因此，研制高效率Doherty功率放大器具有重要意义。
2. 研究目的本研究旨在设计和研究一种高效率Doherty功率放大器，其具有以下目的：2.1. 探究Doherty功率放大器的工作原理及特性。
2.2. 研究Doherty功率放大器的设计方法和参数选择。
2.3. 验证所设计的Doherty功率放大器的性能。
3.研究内容3.1. 文献综述：综述Doherty功率放大器的工作原理与特点，以及现有Doherty 功率放大器设计的研究成果。
3.2. Doherty功率放大器的设计：设计和优化高效率Doherty功率放大器的结构和参数，包括主阶段功率放大器、辅助阶段功率放大器和Doherty网络等。
3.3. 电路仿真：使用电磁仿真软件ADS对所设计的高效率Doherty功率放大器进行模拟仿真，分析功率增益、功率输出、效率等性能指标。
3.4. 实验验证：基于所设计的高效率Doherty功率放大器，进行实验验证，分析其性能指标。
在实验过程中，通过实测结果分析并调整功率放大器参数，以进一步提高功率放大器的性能。
4. 研究意义通过本研究的设计与实验，可以进一步探究Doherty功率放大器的工作原理，为研究和开发高效率功率放大器提供理论指导。
同时，本研究的成果可以用于移动通信系统、广播电视等领域中的功率放大器设计和应用，具有实际应用价值。
5. 研究方法本研究将采用文献综述、仿真分析和实验验证的方法，首先对Doherty功率放大器的工作原理和现有研究成果进行概述和分析，制定Doherty功率放大器的设计方案，然后使用ADS软件进行仿真分析，最后基于仿真结果进行实验验证。
线性化Doherty功率放大器的设计
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功率放大器的线性化技术研究可以追溯到上个世纪二十年代。1928在贝尔实验 室工作的美国人Harold.S. Black发明了前馈和负反馈技术[1]并应用到放大器设计 中，有效地减少了放大器失真，可以认为是功放线性化技术研究的开端。但那时主 要是从器件本身的角度来提高功率放大器的线性度，所研究的功率放大器频率也较 低。 欧洲通信标准委员会（ETSI）提出的宽带 CDMA（即 W-CDMA）[2]具有信道 容量大，抗多径衰落能力强，频谱利用率高等优点，因此在世界的很多地方得到大 规模应用。WCDMA 所采用 QPSK[2]的调制方式和 3.84MHz 的扩频码使得射频信号 呈现出很高的峰均比（PAR）和快速的包络变化，这对功率放大器的非线性失真更 为严重。功放的非线性特性使得发射信号产生带外发射（out-band emitter）和带内 互调，这两项都是我们所不需要的。带外辐射使得通信系统对邻信道的通信系统产 生干扰，带内互调增加了系统的 BER。都直接降低的系统的通信质量。WCDMA 射频信号的峰均比往往能达到 8～10dB。 在 WCDMA 通信系统中我们不能以 IIP3 来评价器件现行的好坏。因为在大数 据容量的数字调制方式下，高阶产物如五阶产物已经不能被忽略。所以在 WCDMA 通信系统中的非线性失真是以邻信道泄漏比（ACLR）[2]这个物理量来衡量的。在 3GPP.TS[2]协议中要求，WCDMA 射频信号的 ACLR 达到－45dBc。要达到这个线 性指标,如果以传统的回退法来设计功率放大器必然要求末级功放管回退 10dB 以 上。随着发射功率的逐步加大，这种大额度的回退变的越来越困难。 同时伴随着降低能源消耗的呼声日益强烈，大幅度提高功率放大器能源利用率 事在必行。以传统的回退法来制作WCDMA功率放大器的效率往往只能在8%左右。 这种以低效率回退换来的线性功率放大器早已不能满足目前的要求了。利用线性化
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Doherty 功率放大器研究与设计贾建华,江一奇(同济大学电信学院 上海 200092)摘 要:在无线通信系统设计中,功率放大器设计是很重要的一部分,影响着整个系统的性能。
效率和线性度则是功率放大器的两个重要的指标,也是设计功率放大器的重点。
详细介绍了用来提高功率放大器效率的Doherty 结构,并通过使用ADS2004仿真设计了一个符合指标的30W Doherty 功率放大器。
关键词:功率放大器;Doherty 功率放大器;提高效率;线性化中图分类号:TN722.7+5 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2007)0802403R esearch and Design on Doherty Pow er Amplif ierJ IA Jianhua ,J IAN G Y iqi(Telecommunication College ,Tongji University ,Shanghai ,200092,China )Abstract :Power amplifier design is an important part in the design of wireless communication system ,which determines the performance of the whole system.There are two important indicators in power amplifier ,efficiency and linearity ,which are considered mostly in the design of power amplifier.Then the Doherty configuration to improve efficiency is discussed in detail ,and with the simulation of ADS2004,a 30W Doherty amplifier is designed.K eywords :power amplifier ;Doherty amplifier ;efficiency enhancement ;linearization收稿日期:20060822 射频功率放大器被广泛应用于各种无线通信发射设备中。
线性功放在基站中的成本比例约占1/3,如何有效、低成本地解决功放的线性化问题显得非常重要。
高效率高线性度的功放研究是一个热门课题,特别是近几年针对WCDMA 功率放大器。
目前国内能生产10W 以上的WCDMA 功率放大器厂家只有少数几家公司,因为WCD 2MA 功率放大器对线性度的要求更高。
而用普通的回退法生产的WCDMA 功率放大器符合指标的只能做到几瓦,这个功率用在基站上是远远不够的,只能用在一般的小型直放站上。
功率放大器的线性度和效率是设计功率放大器的重点。
在线性度方面,前馈结构是目前比较成熟的结构,广泛运用于现代通信系统中,数字预失真在业界则被认为是功率放大器线性化的方向。
而随着现代通信的发展,效率也开始越来越被关注。
Doherty 方法被认为是提高效率最有前景的一种结构。
前馈与Doherty 结构相结合的结构或者数字预失真与Doherty 结合的结构具有很大的价值。
1 Doherty 功率放大器设计1.1 Doherty 功率放大器原理概述Doherty 结构由2个功放组成:一个主功放,一个辅助功放,主功放工作在B 类或者AB 类,辅助功放工作在C类。
两个功放不是轮流工作,而是主功放一直工作,辅助功放到设定的峰值才工作(这个功放也叫作peak ampli 2fier )。
主功放后面的90°四分之一波长线是阻抗变换,目的是在辅助功放工作时,起到将主功放的视在阻抗减小的作用,保证辅助功放工作的时候和后面的电路组成的有源负载阻抗变低,这样主功放输出电流就变大。
由于主功放后面有了四分之一波长线,为了使两个功放输出同相,在辅助功放前面也需要90°相移。
如图1所示。
图1 Doherty 功率放大器框图主功放工作在B 类,当输入信号比较小的时候,只有主功放处于工作状态;当管子的输出电压达到峰值饱和点时,理论上的效率能达到78.5%。
如果这时候将激励加大一倍,那么,管子在达到峰值的一半时就出现饱和了,效率也达到最大的78.5%,此时辅助功放也开始与主放大器一起工作(C 类,门限设置为激励信号电压的一半)。
辅助功放的引入,使得从主功放的角度看,负载减小了,因为辅42元器件与应用贾建华等:Doherty 功率放大器研究与设计助功放对负载的作用相当于串连了一个负阻抗,所以,即使主功放的输出电压饱和恒定,但输出功率因为负载的减小却持续增大(流过负载的电流变大了)。
当达到激励的峰值时,辅助功放也达到了自己效率的最大点,这样两个功放合在一起的效率就远远高于单个B 类功放的效率。
单个B 类功放的最大效率78.5%出现在峰值处,现在78.5%的效率在峰值的一半就出现了[2]。
所以这种系统结构能达到很高的效率(每个放大器均达到最大的输出效率)。
1.2 Doherty 功率放大器设计根据额定功率30W ,输出增益50dB ,工作频率2110～2170M Hz 等作为设计指标要求:要设计Doherty 功率放大器,首先应该选择元器件,然后选择合适的静态工作点,设置偏置电路。
再进行阻抗匹配,最后再设计90°的合路器把主辅功率放大电路合成。
1.2.1 功率放大器选择以及放大器偏置设计根据指标要求,首先选定功率放大器。
射频功率放大器主要选用摩托罗拉公司的LDMOS 管,其市场占有率达到70%以上,而LDMOS 器件也特别适用于CDMA ,W 2CDMA ,TETRA 、数字地面电视等需要宽频率范围、高线性度和使用寿命要求高的应用。
另外由于总的放大器的输出增益要达到50dB ,所以应该选用多级功率放大器[3]。
因为Doherty 功率放大器的最高效率是在大约回退6dB 的时候达到,所以选择功率放大器为两个摩托罗拉的管子MRF21060[4],他们在最大功率工作时总的功率为120W ,回退1/4(6dB )即得到30W 。
要设计Doherty 功率放大器,就需要使其中一个管子工作在AB 类或则B 类工作状态下,而另一个管子的静态工作点选择在C 类工作状态下。
对LDMOS 管子的MRF21060进行静态工作点扫描,选定合适的静态工作点,如图2所示。
图2 MRF21060的静态工作点扫描(VDS =28V )根据Doherty 技术要求,功率放大器偏置的选择,应该使主放大器达到饱和的时候,这时辅助放大器才开始工作,这样才能达到相当高的效率。
在此选择MRF21060在AB 类工作状态时,静态工作点约在3.7V 处。
选择C 类工作状态时,选择工作在2.1V 。
两种偏置状态的静态工作电流和电压如图3所示。
1.2.2 电路匹配设计LOADPULL (负载牵引技术)测量方法能使设计者确定负载阻抗ZL.RF 功率放大器在大信号工作时,晶体管的最佳负载阻抗会随着输入信号功率的增加而跟着改变,因此,必须在史密斯圆图上,针对不同的输入功率单位,每给定一个输入功率值就给绘出不同负载阻抗时的等输出功率曲线(power contours ),帮助找出最大输出功率时的负载阻抗,这种方法称为LOADPULL 。
图3 MRF21060的直流静态工作点LOADPULL 是基本的测试大功率功放管输入输出负载特性的方法,理论上来说LOADPULL 可以通过负载的变化,得到各个负载下的特性,而相同特性如增益相等点可以组成类似地图的等高线的圆图。
如增益圆、等效率圆、等线形圆等,得到这些信息后,就可以在设计中根据要求进行权衡设计。
例如在具体的增益和线形要求下,可以找对应的等增益圆和等线形圆的交集区域的中点位置作为阻抗匹配的目标。
根据仿真结果:在指定的偏置下,如果输入信号为30dBm ,则最大的功率附加效率为42.84%,最大的输出功率为44.34dBm 。
选定最优化的负载为3.530-j2.811。
可以使用摩托罗拉典型的参考电路进行输入输出匹配电路的设计,其推荐电路匹配值如表1所示。
表1 摩托罗拉公司推荐的输入/输出的电路匹配值f /M HzZ source /ΩZ load /Ω2110 2.40-j0.55 3.07-j2.052140 2.26-j0.87 2.89-j2.3821702.08-j1.232.66-j2.71V DD =28V ,I DQ =500mA ,P out =60WPEPZ source =Test circuit impedance as measured from gate to ground52《现代电子技术》2007年第8期总第247期 新型元器件Z load =Test circuit impedance as measured from drain to ground完成整个匹配电路之后,还要设计90°的合路器和带90°偏移的阻抗变换器用来合成主辅放大器。
至此一个完整的Doherty 功率放大器就设计完成了。
2 实验仿真以下对整个Doherty 功率放大器的仿真结果与普通的AB 类功率放大器比较。
如图4,图5所示。
图4 CL ASS AB功率放大器的功率附加效率仿真结果图5 Doherty 功率放大器的功率附加效率仿真结果可以看出Doherty 功率放大器的功率附加效率比普通的AB 类功率放大器附加效率提高了[5]。
3 结 语如所预期的一样,Doherty 功率放大器能有效地提高功率放大器的功率附加效率,但其线性度会变差。
这与其中的辅助放大器工作在C 类工作状态下有关[6]。
所以在Doherty 的基础上一般都会另增加线性化电路,以提高功率放大器的线性度[7]。
参 考 文 献[1]张树京.通信系统原理[M ].北京:中国铁道出版社,2001.[2]Vani Viswanathan.Efficiency Enhancement of BasestationPower Amplifiers Using Doherty Technique [D ].Virginia :theVirginiaPolytechnicInstituteandStateUniversity ,2004.[3]Mihai Albulet.RF Power Amplifiers.Noble Publishing Cor 2poration Atlanta ,GA.2001:12300,3462360.[4]Freescale Semiconductor.Wireless RF Product ,FreescaleSemiconductor Device Data ,DL110,Arizona ,2004,5:5082521.[5]Muthuswamy Venkataramani.Efficiency Improvement ofWCDMA Base Station Transmitters Using Class -F Power Amplifiers[D ].Virginia :The Virginia Polytechnic Institute and State University ,2004.[6]Chih 2Yun Liu ,Y i 2J an Emery Chen.Impact of Bias Schemeson Doherty Power Amplifiers.IEEE ,2005(1):12221.[7]Ogawa T ,Iwasaki T ,Maruyama H.High Efficiency Feed 2forward Amplifier Using RF Predistortion Linearizer and the Modified Doherty Amplifier.2004,2(6211):5372540.作者简介 贾建华 1958年出生,1983年在天津大学获得学士学位,1988年在上海铁道大学获得硕士学位。