2.8GHz–3.6GHz 20W氮化镓Doherty功率放大器的設計方法
發布時間:2020-11-18 責任編輯:wenwei
【導讀】無(wu)線(xian)電(dian)收(shou)發(fa)器(qi)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)之(zhi)一(yi)是(shi)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi),負(fu)責(ze)在(zai)傳(chuan)輸(shu)前(qian)提(ti)升(sheng)調(tiao)製(zhi)信(xin)號(hao),因(yin)為(wei)它(ta)消(xiao)耗(hao)了(le)整(zheng)個(ge)無(wu)線(xian)電(dian)係(xi)統(tong)消(xiao)耗(hao)的(de)大(da)部(bu)分(fen)能(neng)量(liang)。功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)確(que)實(shi)可(ke)以(yi)決(jue)定(ding)發(fa)射(she)機(ji)的(de)整(zheng)體(ti)性(xing)能(neng),不(bu)僅(jin)在(zai)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)方(fang)麵(mian),而(er)且(qie)在(zai)線(xian)性(xing)度(du)、可靠性、產量、散熱、尺chi寸cun和he最zui終zhong成cheng本ben方fang麵mian也ye是shi如ru此ci。飽bao和he時shi效xiao率lv最zui大da化hua的de功gong率lv放fang大da器qi拓tuo撲pu不bu適shi合he當dang前qian的de複fu雜za調tiao製zhi方fang案an。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,平ping均jun效xiao率lv可ke以yi通tong過guo係xi統tong級ji解jie決jue方fang案an來lai恢hui複fu,如ru包bao絡luo跟gen蹤zong或huo異yi相xiang。
然而,像Doherty功gong率lv放fang大da器qi這zhe樣yang的de電dian路lu級ji解jie決jue方fang案an,無wu論lun是shi單dan輸shu入ru還hai是shi雙shuang輸shu入ru,如ru今jin在zai基ji站zhan市shi場chang都dou非fei常chang受shou歡huan迎ying,因yin為wei它ta們men需xu要yao的de額e外wai電dian路lu更geng少shao。此ci外wai,必bi須xu控kong製zhi載zai物wu台tai的de線xian性xing度du,因yin為wei通tong常chang需xu要yao沒mei有you任ren何he附fu加jia線xian性xing化hua器qi的de線xian性xing放fang大da器qi。
研究內容
都靈理工大學的研究人員在最近的工作中,一個20W的氮化镓Doherty功率放大器被設計在3.5GHz,目標是FR1 5G-新(xin)的(de)射(she)頻(pin)頻(pin)帶(dai)。影(ying)響(xiang)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)協(xie)議(yi)的(de)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)之(zhi)一(yi),即(ji)有(you)限(xian)的(de)帶(dai)寬(kuan),是(shi)通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)設(she)計(ji)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)優(you)化(hua)的(de)。第(di)一(yi)個(ge)是(shi)用(yong)混(hun)合(he)技(ji)術(shu)製(zhi)造(zao)的(de),但(dan)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)頻(pin)率(lv)偏(pian)移(yi)妨(fang)礙(ai)了(le)它(ta)在(zai)目(mu)標(biao)頻(pin)段(duan)的(de)完(wan)整(zheng)特(te)性(xing)。盡(jin)管(guan)如(ru)此(ci),初(chu)步(bu)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)是(shi)在(zai)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)提(ti)出(chu)的(de)。
實驗方法
采用兩個相同的有源器件,即氮化镓晶體管(CGH40010F),在3.5千兆赫下設計單輸入DPA。主器件偏置在AB類(VDS= 28 V,ID= 70 mA),輔器件偏置在C類(VDS= 28 V,VGS= -7.0 V)。通過與柵極串聯的並聯電阻-電容電路(電阻= 33歐姆,電容= 3.3 pF)以及柵極偏置線上的50ω歐姆,可以確保器件在帶內和低頻下的無條件穩定性。

正在設計的完整DPA的框圖。

模擬散射參數。

2.8GHz至3.6GHz範圍內模擬漏極效率和增益與輸出功率的關係。

已實現原型的照片。
結論
該研究提出了一種氮化镓Doherty功率放大器的設計。由於將器件寄生元件嵌入Doherty輸出組合器,並將其實現為多級四分之一波長變壓器,因此實現了寬帶性能。模擬結果幾乎與5G應(ying)用(yong)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)一(yi)致(zhi)。然(ran)而(er),由(you)於(yu)測(ce)量(liang)的(de)散(san)射(she)參(can)數(shu)與(yu)模(mo)擬(ni)的(de)散(san)射(she)參(can)數(shu)相(xiang)比(bi)存(cun)在(zai)差(cha)異(yi),無(wu)法(fa)通(tong)過(guo)後(hou)調(tiao)諧(xie)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng),原(yuan)型(xing)的(de)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)正(zheng)在(zai)進(jin)行(xing)中(zhong)。
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