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如何使用ADS平台和Doherty功率放大器实现电路设计与仿真

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.79 MB | 2020-07-07

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  首先理论上推导,再通过Advanced design system( ADS) 平台仿真验证,仿真设计一款工作于2. 14 GHz 频段改进型 Doherty功率放大器,与传统Doherty电路相比,其输出合路部分采用了3dB混合电桥进行合路,结构简单,无需调整主放大器和峰值放大器的补偿线即可达到改善输出效率。仿真结果表明,在峰值功率回退6dB时,其电流附加效率( PAE) 为43.3%,比工作在AB 类的功率放大器提高了16.7%,与传统的Doherty 功率放大器相当。因此,这种结构简单的改进型Doherty电路不但提高了PAE,而且可靠性好,易于批量生产,适用于现代无线通信系统中。

  在现代数字通信中,调制技术运用了非恒包络调制方式,峰值和平均值相差较大,描述为峰均比(PAR),为了满足线性度的要求,则往往采用功率回退的方法来达到线性度的提升。随着功率的回退,放大器效率的效率也会大大的降低。将Doherty 技术运用到射频功率放大器中,可以显著的提高系统的效率。传统的Doherty 放大器提出了用一段1/4 阻抗变换线连接载波放大器和峰值放大器,从而改善功率放大器的效率,电路结构比较复杂。同时,还需在峰值放大器和载波放大器链路后面加入补偿线,当小信号阶段,峰值放大器后面的补偿线用于将峰值放大器的小阻抗变换成大阻抗,实现开路状态,使得Doherty 功率放大器在高功率和低功率状态下都能够很好的匹配负载阻抗,实现高效率。而本文中提出使用一种3dB混合电桥来替代传统电路中的1/4阻抗变换线和补偿线,使得电路更简单,简化调试过程,提高了生产可行性和系统可靠性。

  Doherty 功率放大器这一概念首先由贝尔实验室的William H.Doherty 提出的。起初它是应用于真空管放大器。经典Doherty功放的框图如图1 所示,电路中包括3dB功分器,两段1/4波长微带线和主功放、辅助功放。其中,辅助功放前的1/4波长微带线实现了其电流相对主功放输入电流相位滞后90 度,而主功放后面的1/4波长微带线在补偿了输出相位差的同时,更重要的是起到了阻抗变换的作用。

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