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在WCDMA通信系统中主要是采用BPSK和QPSK非线性调制方式,系统的瞬时传输功率产生较高的峰均比。传统的A类和AB类功率放大器在大的功率回退下难以满足系统对效率的要求,功率放大器的功耗显著增加,导致系统的成本上升,可靠性降低。因此结合数字预失真技术将简单高效的Doherty结构功率放大器应用于WCDMA基站和直放站成为当今研究的热点。
本文针对传统Doherty结构的特点和不足,在深入研究分析各种Doherty结构的工作原理和优缺点的基础上,设计了一款满足WCDMA直放站高效率要求的改进型——三级反向Doherty功率放大器。本文的主要工作如下:首先结合多级结构在提高效率方面的优势和反向结构在抑制功率泄露方面的优点,设计了三级反向结构的Doherty功率放大器;然后利用ADS平台完成了三级反向Doherty功率放大器的设计,设计中应用负载牵引、源牵引、优化阻抗法、补偿线等技术较好地降低了电记忆效应、有效地抑制功率泄露、较好地实现阻抗匹配,采用原理图-版图联合仿真优化,提高了系统性能;接着通过仿真测试,表明三级反向Doherty功放在效率上明显优于三路AB类平衡功放、传统两路Doherty功放和1:2.07不对称功率驱动的两路反向Doherty功放,证明了三级反向Doherty功放高效率的优点;最后制作了电路模块并验证分析。
实际测量结果表明:三级反向结构的Doherty功率放大器具有较高的输出效率,达到设计要求,当输出功率为46dBm时,增益为11.70dB,漏极效率为35.7%,满足了WCDMA直放站对功率放大器高效率的应用要求。