基于開關多模式的Doherty射頻功率放大器設計
2022年電子技術應用第7期
蔡俊祺，卜 剛
南京航空航天大學 電子信息工程學院 集成電路學院，江蘇 南京211100
摘要： 在工作頻率為2.4 GHz的背景下，基于所設計的Doherty功率放大器，設計了一種改進的多模開關控制和包絡跟蹤調制的Doherty功率放大器。設計中使用的電子管是Renesas的GaAs晶體管NE6510179A。設計的Doherty峰值輸出(32.0 dBm)時功率附加效率達到27.2%，回退6 dB時的功率附加效率為27.0%。在與搭建的包絡跟蹤模型級聯改進后，新結構對低輸出功率的功率附加效率有一定程度的改善，在中高輸出功率部分的線性度有較大的改善。
中圖分類號： TN92
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222895
中文引用格式： 蔡俊祺，卜剛. 基于開關多模式的Doherty射頻功率放大器設計[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222895
中文引用格式： 蔡俊祺，卜剛. 基于開關多模式的Doherty射頻功率放大器設計[J].電子技術應用，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
射頻功率放大器(RF Power Amplifier，RFPA)作為最重要的射頻前端部分[1-3]在發射機的前級電路中，經過放大級的放大作用后，小功率的輸出信號才可以由天線輻射，這時就體現出了RFPA的重要性。
在現代無線通信系統中，信號的逐漸復雜和調制方式的多樣化導致了射頻信號的峰值平均功率比(PAPR)不斷增加。如何對射頻系統部分的效率和線性度進行提升，國內外學者紛紛展開研究和討論，目前Doherty結構是一種根據輸出功率動態調整負載阻抗而提高功放效率的結構，被許多基站放大器所使用。而包絡跟蹤技術也被應用到此結構的供電端用來提高其整體效率。
本文選擇了Renesas公司的GaAs材料功率晶體管NE6510179A。其是一款可以工作在L&S波段，輸出功率為1 W的GaAs HJ-FET中等功率器件變換器，應用于通信和無線局域網絡系統的射頻前端。它能夠以高線性在3.5 V輸入電壓工作的前提下提供1.8 W的輸出功率，TYP輸出功率為35 dBm；在5 V輸入電壓工作的前提下可以提供3 W的輸出功率，有31.5 dBm的TYP輸出功率，并且增益和效率都較出色，工作頻率最高可以達到3.7 GHz，在1.9 GHz頻率下有極高的線性增益(10 dB)，在本設計工作頻率附近也有7～8 dB的增益。該管可以實現高效率、高帶寬的高性能Doherty射頻功率放大器設計。
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作者信息：
蔡俊祺，卜 剛
(南京航空航天大學 電子信息工程學院 集成電路學院，江蘇 南京211100)
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