基于开关多模式的Doherty射频功率放大器设计
2022年电子技术应用第7期
蔡俊祺，卜 刚
南京航空航天大学 电子信息工程学院 集成电路学院，江苏 南京211100
摘要： 在工作频率为2.4 GHz的背景下，基于所设计的Doherty功率放大器，设计了一种改进的多模开关控制和包络跟踪调制的Doherty功率放大器。设计中使用的电子管是Renesas的GaAs晶体管NE6510179A。设计的Doherty峰值输出(32.0 dBm)时功率附加效率达到27.2%，回退6 dB时的功率附加效率为27.0%。在与搭建的包络跟踪模型级联改进后，新结构对低输出功率的功率附加效率有一定程度的改善，在中高输出功率部分的线性度有较大的改善。
中图分类号： TN92
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222895
中文引用格式： 蔡俊祺，卜刚. 基于开关多模式的Doherty射频功率放大器设计[J].电子技术应用，2022，48(7)：105-109，113.
英文引用格式： Cai Junqi，Bu Gang. Design of a switch-controlled multi-mode Doherty power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：105-109，113.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222895
中文引用格式： 蔡俊祺，卜刚. 基于开关多模式的Doherty射频功率放大器设计[J].电子技术应用，2022，48(7)：105-109，113.
英文引用格式： Cai Junqi，Bu Gang. Design of a switch-controlled multi-mode Doherty power amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：105-109，113.
Design of a switch-controlled multi-mode Doherty power amplifier
Cai Junqi，Bu Gang
College of Integrated Circuits，College of Electronic and Information Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 211100，China
Abstract： In the background of the operating frequency of 2.4 GHz, based on the designed Doherty power amplifier, an improved Doherty power amplifier with multi-mode switch control and envelope tracking modulation is designed. The tube used in this design is a GaAs transistor NE6510179A from Renesas. The power added efficiency of the designed Doherty peak output(32.0 dBm) reaches 27.2%, and the power added efficiency of the back-off 6 dB is 27.0%. After being improved in cascade with the built envelope tracking model, the new structure can improve the power added efficiency of low output power to a certain extent, and the linearity in the middle and high output power part has been greatly improved.
Key words : RF power amplifier；Doherty structure；power added efficiency；linearity
0 引言
射频功率放大器(RF Power Amplifier，RFPA)作为最重要的射频前端部分[1-3]在发射机的前级电路中，经过放大级的放大作用后，小功率的输出信号才可以由天线辐射，这时就体现出了RFPA的重要性。
在现代无线通信系统中，信号的逐渐复杂和调制方式的多样化导致了射频信号的峰值平均功率比(PAPR)不断增加。如何对射频系统部分的效率和线性度进行提升，国内外学者纷纷展开研究和讨论，目前Doherty结构是一种根据输出功率动态调整负载阻抗而提高功放效率的结构，被许多基站放大器所使用。而包络跟踪技术也被应用到此结构的供电端用来提高其整体效率。
本文选择了Renesas公司的GaAs材料功率晶体管NE6510179A。其是一款可以工作在L&S波段，输出功率为1 W的GaAs HJ-FET中等功率器件变换器，应用于通信和无线局域网络系统的射频前端。它能够以高线性在3.5 V输入电压工作的前提下提供1.8 W的输出功率，TYP输出功率为35 dBm；在5 V输入电压工作的前提下可以提供3 W的输出功率，有31.5 dBm的TYP输出功率，并且增益和效率都较出色，工作频率最高可以达到3.7 GHz，在1.9 GHz频率下有极高的线性增益(10 dB)，在本设计工作频率附近也有7～8 dB的增益。该管可以实现高效率、高带宽的高性能Doherty射频功率放大器设计。
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作者信息：
蔡俊祺，卜 刚
(南京航空航天大学 电子信息工程学院 集成电路学院，江苏 南京211100)
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