摘要
在无线通讯系统中占有重要位置的功率放大器(power amplifier,PA)，现面临频带更宽、工作频段相距更远和效率更高的技术要求。针对5G通信的需求，本文基于实频技术、相位周期性理论等，开展宽带、双宽频带Doherty功率放大器（Doherty PA，DPA）的设计技术研究。 论文首先对实频技术用于单管功放的宽带匹配进行研究；其次针对实频技术设计DPA案例不多的实际情况，探究其设计DPA与设计单管PA的区别，进一步研究实频技术DPA带宽拓展的问题；最后在研究相位周期性理论的基础上提出了一种新的匹配网络结构，结合实频技术完成了双频DPA带宽的拓展。 论文的具体工作内容如下： 1.基于实频技术的宽带PA匹配网络设计的研究。研究物理可实现的匹配网络的数学表征、网络函数优化、网络综合三大基本理论问题；重点分析引入Richards变换后，参数变化对匹配网络结构、最终优化误差及后续网络综合的影响；作为验证，论文采用6W的晶体管完成了一款工作在2.1-5.1GHz的宽带功放，当输入功率为30dBm时功率附加效率为60.1%~62.4%，增益为9.2~10.38dB，仿真结果显示性能良好。 2.基于实频技术的宽带DPA的研究设计。重点研究了DPA三种状态下匹配网络的策动点阻抗函数，实现载波和峰值功放输出匹配网络联合设计的同时完成三种状态下的阻抗匹配，达到拓展DPA带宽和回退区提高效率的目的。作为验证，设计了一款工作在3.45-4.65GHz的DPA，仿真结果表明饱和输出功率为39.5~41.7dBm，此时漏极极效率为55.5%~66%，6.9-7.9dB回退时漏极效率为36%~48%，此时增益为6.9~9.9dB。 3.基于相位周期性理论的双宽频带DPA的研究设计。基于前文对DPA阻抗变化的分析，研究并使用相位周期性理论，提出了一种新的匹配网络结构，结合实频技术实现了双频DPA的带宽拓展。作为验证，设计并制作了一款可同时工作于2.35-3.35GHz和4.2-4.9GHz频段的双宽频DPA，测试结果表明：在2.35-3.35GHz频段内饱和输出功率为40~41.8dBm，漏极效率为64%~70%，6dB回退效率大于35%；在4.2-4.9GHz频段内饱和输出功率为41~42.4dBm，漏极效率为56%~66%，6dB回退效率为40%~48%。仿真与测试结果表明该双宽频DPA性能良好。
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