高效率Doherty功放分析【亚博网页登陆】

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亚博网页登陆:导语射频功率放大器被普遍应用于各种无线通信设备中。在通讯基站中,线性功放占到其成本比例大约占到1/3。

高效率,低成本的解决问题功放的线性化问题变得十分最重要。因此高效率低线性的功放仍然是功放研究的热门课题。Doherty功率放大器应用于背景预示着现代无线通信技术的高速发展,通信产品早已普遍的带入了人们的生活中,对人们的影响更加大。

射频功率放大器作为无线通信系统中主要器件之一,其性能对系统终端的影响根本性。无线通信系统的标准由传统的GSM标准到第三代通信标准WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000,以及2020-03-30 的第四代通信标准LTE(LongTermEvaluation)。信号的调制方式也随之再次发生转变,由恒正弦调制向正弦转换调制方式改变。

例如,在WCDMA中使用的OFDM正弦转换调制方式,其传输功率具有较高的均峰比,来符合最大限度的减少系统的容量。因此必须功率放大器需要在一定的功率重设中确保PA的线性度。但是传统的功率放大器在功率重设范围内的效率很低,因此,提升基站中功率放大器在功率重设中的效率显得尤为重要。

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提高效率的方法有很多,Doherty功率放大器技术结构非常简单,性价比高等优势,早就沦为基站功率放大器研究的热点。当前射频功率放大器的设计于是以环绕着“高效率”、“多波段”、“低线性化”的方向发展。Doherty功率放大器架构图1Doherty功率放大器工作原理阐述Doherty结构由2个功放构成:一个MainAmplifier(主功放),一个PeakAmplifier(辅助功放),主功放工作在AB类,辅助功放工作在B类或C类。

两个功放不是轮流工作,而是主功放仍然工作,辅助功放在原作的峰值才工作。主功放后面的四分之一波长线是电阻转换,目的是在辅助功放工作时,起着将主功放的视在电阻增大的起到,确保辅助功放工作的时候和后面的电路构成的有源阻抗电阻变短,这样主功放输入电流就变小。由于主功放后面有了四分之一波长线,为了使两个功放输入同互为,在辅助功放前面也必须四分之一波长线,借以均衡二路的振幅。

如图1右图。Doherty功放工作的三个阶段Doherty技术是有源阻抗调制技术,主功放的阻抗随着信号强度的变化而变化。

从输出信号强度区分,Doherty功放的工作区域可以大体分成三个阶段:小信号阶段、中等信号阶段和大信号阶段。如图2右图。图二1.小信号阶段在小信号阶段,由于峰值功放工作在B类或C类,信号强度足以使其工作,因此其累计,呈现出开路状态。

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主功放由于四分之一波长转换线将等效阻抗变成100Ω,阻抗电压增高,使主功放提早转入实饱和状态,效率提升。2.中等信号阶段当信号渐渐强化时,辅助功放打开,有源调制效应经常出现,主功放的等效阻抗由100Ω向50Ω的方向增大(并没超过50Ω),而主功放的电压受到辅助功放抵挡维持实饱和状态,辅助功放的阻抗由开路状态向50Ω改变。此时功放由仅次于效率状态向仅次于输入状态改变,效率保持恒定(理想情况),线性有所提高。

3.大信号阶段随着输出信号的渐渐强化,辅助功放和主功放的电流减小,主功放的输入电压恒定(理想情况),维持高效率。而主功放的阻抗之后增大,输出功率减少,当辅助功放超过饱和状态时,主功放和辅助功放的电流都超过了最大值。

主功放,辅助功放阻抗皆为50Ω,输出功率超过仅次于。Doherty功放的设计1.Doherty功放的缺点和留意点前面提及了Doherty结构非常简单和效率高的特点,但它也有不能解决的缺点,增益减少,比特率增大,敏感度低。-增益减少Doherty功放和AB类功放比起,其增益减少了2-3dB,原因是辅助功放正处于C类,而末级功放的增益减少不会影响到Doherty功放设计,因此在设计自由选择推展级时,要考虑到增益减少带给的影响,多腾出设计余量。

-比特率增大通过调试或者建模可以显现出,Doherty是个窄带系统,比特率小,特别是在是线性。调试时常常找到徵好高端后,找到低端又无法符合指标拒绝。原因是电阻转换和1/4波长转换线的窄带特性造成的。

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-敏感度低前面提及Doherty的实质就是有源阻抗调制,两路功放相互影响程度较小,敏感度较高。由于这种敏感度不存在,所以研发阶段应当在较为脆弱的地方腾出一些可调试的部分(焊盘),便于生产中校正其离散性。2.Doherty功放设计要点功放主要是由功放管,偏置电路,给定电路三部分构成,注目的要点是效率,线性,稳定性。-稳定性不平稳是功放设计中较为避讳的事情。

轻则杂散大,轻则无法长时间工作。比如自激,火烧LDMOS管等。只不过不平稳就是放大器变为了振荡器。

设计时可以通过如下措施展开防止。-偏置电路对系统及处置办法使用1/4波长微带线和去耦电容的方法制止对系统电路的构成。PCB板和地平面的要有充足多的螺钉相同,并且在功放管附近确保较好短路。-结构分腔设计单个腔体中增益过低更容易引发空间的耦合,砖墙板影响较小。

单个腔体内的增益最差大于30dB,过低的增益必须分腔设计,两路之间要用金属隔挡,尽可能宽,盖板上减少屏蔽条,有效地阻隔增大相互影响。-两级级间的考虑到在必要级联时,放大器间的影响是不能避免的。

即使单级放大器是平稳和指标较好的,但级联效果不一定就好,这时就必须减少隔离器或者电阻波动网络。3.Doherty功放的设计思路-按照AB类功放的方法设计输入输出给定。

-按照Doherty的架构人组两路功放,并再加offset线。-在整体架构上调整各offset线的长度以构建高效率和低线性。|亚博网页登陆。

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