E類(lèi)與逆F類(lèi)高效功率放大器及建模研究.pdf

1、為了提高功率放大器的效率，開(kāi)關(guān)類(lèi)高效率功率放大器受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，其中E類(lèi)、F類(lèi)以及逆F類(lèi)功率放大器更成為研究熱點(diǎn)，理想的效率可達(dá)到100％。然而，開(kāi)關(guān)類(lèi)功放實(shí)際工作效率受制于功率管的寄生參數(shù)，傳統(tǒng)LDMOS晶體管具有較大的寄生參數(shù)，用它來(lái)設(shè)計(jì)很高效率的開(kāi)關(guān)類(lèi)功放具有一定難度。近年來(lái)，GaN HEMT管具有較小的寄生參數(shù)、較大的擊穿電壓和功率容量，成為設(shè)計(jì)高效率開(kāi)關(guān)類(lèi)功放的一種最佳器件。
　　 現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)，如WiMA

2、X、LTE等中，調(diào)制信號(hào)的高峰均比迫使功放工作在較大回退功率點(diǎn)以滿(mǎn)足線性度的要求，這將導(dǎo)致功放效率的急劇降低。為了兼顧效率和線性度，提出了一系列的解決方案，如數(shù)字預(yù)失真技術(shù)、LINC技術(shù)、極坐標(biāo)發(fā)射機(jī)等。在數(shù)字預(yù)失真技術(shù)中，最為關(guān)鍵的就是功率放大器行為模型及其逆模型的建立、峰值因子降低等技術(shù)。
　　 本文分析并設(shè)計(jì)了高效率E類(lèi)、逆F類(lèi)功率放大器，并對(duì)高效率功率放大器建模技術(shù)、數(shù)字預(yù)失真技術(shù)進(jìn)行了研究。主要工作如下：
　　

3、 1．建立了帶有漂移區(qū)效應(yīng)的LDMOS晶體管電路模型，并利用此模型分析E類(lèi)功率放大器的工作狀態(tài)，最后設(shè)計(jì)的基于MRF21010的1GHzE類(lèi)功率放大器驗(yàn)證了模型與分析。功放漏極效率達(dá)到70%以上。
　　 2．研究了逆F類(lèi)功率放大器的解析設(shè)計(jì)方法，并基于此方法設(shè)計(jì)了基于CGH40010 GaN HEMT的2.5-2.6GHz GaN逆F類(lèi)功率放大器。功放帶內(nèi)最大漏極效率超過(guò)75%，最大功率附加效率超過(guò)73%。應(yīng)用峰值因子降低和數(shù)字

4、預(yù)失真技術(shù)對(duì)功放進(jìn)行線性化，對(duì)于20MHz帶寬的16-QAM OFDM調(diào)制信號(hào)，線性化后的功放在33.6dBm平均輸出功率處，ACPR達(dá)到-48dBc以下，漏極效率超過(guò)31%。
　　 3．對(duì)現(xiàn)有的Hammerstein功放行為模型進(jìn)行了改進(jìn)，引入一階非線性動(dòng)態(tài)項(xiàng)來(lái)表征功放的非線性記憶效應(yīng)。用改進(jìn)后的模型對(duì)GaN AB類(lèi)功率放大器進(jìn)行建模實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，模型擬合精度優(yōu)于傳統(tǒng)Hammerstein模型。將此模型用于數(shù)字預(yù)失真，對(duì)于20MH