Doherty功率放大器效率问题的-研究.pdf

目录 4.4.1 漏极电流波形的傅里叶级数表示 30 4.4.2 低功率区 33 4.4.3 Doherty 工作区 38 4.5 本章小结 46 第五章 Doherty 放大器的设计与实现 47 5.1 设计指标 47 5.2 方案选择 47 5.3 主放大器的设计 48 5.3.2 稳定性分析及偏置电路的设计 49 5.3.3 输入输出匹配网络的设计 53 5.3.4 主放大器的优化设计 55 5.4 辅助放大器的设计 57 5.5 输入功分器的设计 58 5.6 输出功率合成器的设计 60 5.7 延迟线的设计 61 5.8 完整Doherty 放大器的设计 62 5.9 Doherty 功率放大器的实物测试 66 5.10 本章小结 68 第六章 结论 69 致 谢 70 参考文献 71 攻读硕士学位期间取得的成果 74 IV 第一章 引言 第一章 引 言 1.1 历史背景和意义 二十世纪后期以来，移动通信技术取得了飞快的发展。移动通信已经是人们 日常生活中不可缺少的一部分。在无线通信技术的发展历程中，功率放大器是其 中的关键，现在对功率放大器的要求也越来越高。在第一代移动通信系统中，以 英国的全接入通信系统（TACS ）和美国的先进移动电话系统 (AMPS)为代表的第 一代蜂窝移动通信网络是模拟系统。采用的是调频（FM ）方式。在调频系统中， 因为信号幅度未被调制，为恒包络信号，功率放大器的效率可以做得较高。但是， 即使如此，移动电话的功率放大器也消耗了整个系统最大功率的 85%的功率，因 此限制了移动终端的使用时间。 由于频谱资源是有限的，第一代通信系统频谱利用率低，其容量不能满足日 益增长移动用户需求。为了解决这些问题，在第二代通信系统中，提出了更加有 效的利用频谱的方法，数字无线传输和时分多址技术（TDMA ）被使用。多个用 户可以同时复用一个信道。比如在全球移动通信系统（GSM ）中，8 个用户可以交 替使用同一信道， 从而降低了使用成本。GSM 采用的是高斯滤波最小相移键控 （GSMK ）调制方式，得到的调制信号仍然是恒包络射频调制信号。但是在时间分 配间隙，需要平滑的功率过渡，这就要求功率放大器具有较好地线性度。这降低 了放大器的效率，但是移动终端功率放大器只有八分之一的时间在工作，结合智 能待机模式，GSM 移动设备能达到较长的工作时间。 GSM 系统的数据传输容量已经饱和，为了进一步增加数据传输量，明显的解 决方法是增加数据传输率，如GSM-EDGE 系统已经得到了应用。它是通过增加每 个时隙的数据量，采用频谱利用率更高的8 移相键控（8-PSK ）调制方式取代高斯 最小移相键控（GSMK ）调制方式。但这将导致调制信号的包络不再为常数，具有 3.2dB 左右的峰均比。这对放大器的线性度提出了较高的要求。所以，为了更好的 信道容量和更高的线性度，结果导致了功率放大器的效率降低。 为了进一步提高频谱利用率和数据传输率，满足人们对多媒体通信的要求， 产生了以宽带码分多址（WCDMA ）技术为代表的第三代通信标准。在相同的频 道内能同时容纳几十个用户，仅通过唯一的准正交扩频码来区分。这允许灵活的 数据率分配，仅仅增加 4MHz 信号带宽，衰减容忍度就得到了改善。为了实现 WCDMA 的这些优点，对功率放大器提出了更严厉的要求。和以前的系统相比， 码复用传输将占据更大的频率带宽，同时WCDMA 信号为非恒包络，将产生较大 1 电子科技大学硕士学位论文 的幅度变化，