【摘 要】
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为了保证无线通信的传输质量,提高数据传输速率和频谱利用率,复杂的信号调制技术如多载波聚合、正交幅度调制等使得无线通信系统具有高峰均比信号。传统放大器工作在高峰均比信号时,会导致在功率回退阶段效率迅速下降的问题,使得整个发射系统的稳定性和可靠性受到一定损害。作为射频前端发射机的核心,功率放大器趋于小型化、高效率、宽频带的方向发展。负载调制放大器利用负载的动态牵引创造性地提高了功率回退时的效率。具有结
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为了保证无线通信的传输质量,提高数据传输速率和频谱利用率,复杂的信号调制技术如多载波聚合、正交幅度调制等使得无线通信系统具有高峰均比信号。传统放大器工作在高峰均比信号时,会导致在功率回退阶段效率迅速下降的问题,使得整个发射系统的稳定性和可靠性受到一定损害。作为射频前端发射机的核心,功率放大器趋于小型化、高效率、宽频带的方向发展。负载调制放大器利用负载的动态牵引创造性地提高了功率回退时的效率。具有结构简单、理论成熟优势的Doherty功放,已经成为应用最广的负载调制结构。负载调制平衡功放（Load Modulated Balanced Amplifier,LMBA）作为一种全新的负载调制功放结构,在带宽和效率方面的潜在优势正在被挖掘。建立在上述两种功放原理和基本架构的基础上,本文进一步研究高回退效率和宽带的功放。本文的主要工作如下:1、首先从射频功率放大器的应用背景和设计需求出发,回顾了Doherty和LMBA这两种典型功放的研究现状。接着阐述了射频功放的指标和相关理论,并给出了负载调制类功放具有高回退效率的数学推导。2、对比介绍了以Ga As为衬底的p HEMT工艺特点及优势,基于详细分析的Doherty的工作原理,通过集总元件实现了逆变线与匹配网络的结合来进一步简化电路结构,最终设计了一款对称Doherty功率放大器芯片。该设计在3.3-3.6GHz内饱和输出功率为30.5-30.7d Bm,饱和PAE为40%,功率回退6d B时的PAE为32%。3、考虑到传统LMBA结构和操作上的复杂,本文设计了一种单输入自适应LMBA。通过平衡功放栅极电压的动态变化实现阻抗在回退和饱和状态的自匹配,同时保留了无需输出匹配网络的结构优势。设计了一款在3.2-3.6GHz测试频率下,饱和输出功率为45-45.3d Bm,饱和漏极效率为65%-70%,6d B回退区间内的效率大于52%的放大器。
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