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1、 部资料，注意Doherty技术在基站放大器改善效率中的应用V1.0认证测试工程师培训教材林惠帆译目 录Table of Contents术语4摘要8第一章介绍81、前言82、科研目的83、文章架构9第二章射频功率放大器101、功放管类型的选择10a)A类10b)B类11c)AB类12d)C类13e)其他高效率类型132、放大器的特性13a)线性度13b)线性的测量13c)1dB压缩点14d)互调失真14e)三阶截止点15f)效率16g)噪声163、LDMOS功放管164、结论17第三章 Doherty功率放大器181、介绍182、Doherty功放的历史193、采用真空管的典型DPA194、
2、现代的Doherty功放205、负载牵引技术216、四分之一波长传输线227、特性阻抗的计算238、工作原理25a)第一阶段26b)第二阶段27c)第三阶段289、Doherty结构的性能2810、优缺点2911、结论30第四章设计与实现311、前言312、WCDMA指标313、设计结构314、类型的选择325、设计过程33a)设计功放管的通路33b)直流分析33c)优化负载阻抗的方法34d)输入和输出匹配35e)偏压36f)设计输出合路器366、设计的实现387、结论38第五章仿真和优化391、前言392、Doherty功放39a)单音信号的仿真结果39b)双音信号的仿真结果423、Dohe
3、rty （B类C类）444、Doherty结构的比较465、负载调制的重要性476、DPA中主管偏压的影响497、DPA副管偏压的影响508、结论52第六章总结和结论531、总结532、结论533、未来的趋势53术语3G Third Generation Cellular SystemsACI Adjacent Channel InterferenceACPR Adjacent Channel Power RatioBPSK Binary Phase Shift KeyingCDMA Code Division Multiple AccessDPA Doherty Power Amplifie
4、rEER Envelope Elimination and RestorationQAM Quadrature Amplitude ModulationEVM Error Vector MagnitudeGMSK Gaussian Minimum Shift KeyingGSM Global System for Mobile CommunicationsIIP3 Third Order Intercept PointLDMOS Laterally Diffused Metal Oxide SemiconductorLINC Linear Amplification Using Non-lin
5、ear CoOIP3 Output Intercept PointPAE Power Added EfficiencyQPSK Quadrature Phase Shift KeyingWCDMA Wideband Code Division Multiple AccessCds-漏-源电容Cdu-漏-衬底电容Cgd-栅-源电容Cgs-漏-源电容Ciss-栅短路共源输入电容Coss-栅短路共源输出电容Crss-栅短路共源反向传输电容D-占空比（占空系数，外电路参数）di/dt-电流上升率（外电路参数）dv/dt-电压上升率（外电路参数）ID-漏极电流（直流）IDM-漏极脉冲电流ID(on)-通
6、态漏极电流IDQ-静态漏极电流（射频功率管）IDS-漏源电流IDSM-最大漏源电流IDSS-栅-源短路时，漏极电流IDS(sat)-沟道饱和电流（漏源饱和电流）IG-栅极电流（直流）IGF-正向栅电流IGR-反向栅电流IGDO-源极开路时，截止栅电流IGSO-漏极开路时，截止栅电流IGM-栅极脉冲电流IGP-栅极峰值电流IF-二极管正向电流IGSS-漏极短路时截止栅电流IDSS1-对管第一管漏源饱和电流IDSS2-对管第二管漏源饱和电流Iu-衬底电流Ipr-电流脉冲峰值（外电路参数）gfs-正向跨导Gp-功率增益Gps-共源极中和高频功率增益GpG-共栅极中和高频功率增益GPD-共漏极中和高频
7、功率增益ggd-栅漏电导gds-漏源电导K-失调电压温度系数Ku-传输系数L-负载电感（外电路参数） LD-漏极电感Ls-源极电感rDS-漏源电阻rDS(on)-漏源通态电阻rDS(of)-漏源断态电阻rGD-栅漏电阻rGS-栅源电阻Rg-栅极外接电阻（外电路参数）RL-负载电阻（外电路参数）R(th)jc-结壳热阻R(th)ja-结环热阻PD-漏极耗散功率PDM-漏极最大允许耗散功率PIN-输入功率POUT-输出功率PPK-脉冲功率峰值（外电路参数）to(on)-开通延迟时间td(off)-关断延迟时间ti-上升时间ton-开通时间toff-关断时间tf-下降时间trr-反向恢复时间Tj-结
8、温Tjm-最大允许结温Ta-环境温度Tc-管壳温度Tstg-贮成温度VDS-漏源电压（直流）VGS-栅源电压（直流）VGSF-正向栅源电压（直流）VGSR-反向栅源电压（直流）VDD-漏极（直流）电源电压（外电路参数）VGG-栅极（直流）电源电压（外电路参数）Vss-源极（直流）电源电压（外电路参数）VGS(th)-开启电压或阀电压V（BR）DSS-漏源击穿电压V（BR）GSS-漏源短路时栅源击穿电压VDS(on)-漏源通态电压VDS(sat)-漏源饱和电压VGD-栅漏电压（直流）Vsu-源衬底电压（直流）VDu-漏衬底电压（直流）VGu-栅衬底电压（直流）Zo-驱动源阻-漏极效率（射频功率管
9、）Vn-噪声电压aID-漏极电流温度系数ards-漏源电阻温度系数摘要在无线通讯系统中放大器属于典型的高功耗子系统。在当今频谱资源有限的时代，日新月异的技术要求以最小的频谱量来完成最大量的数据通信，而这需要先进的调制技术来覆盖更广的围和更高的动态线性。虽然已实现了线性功放，但往往其成本比较高，在现代无线通讯应用中，例如WCDMA使用的带高峰均比的非衡定量包络调制技术。线性已成为一个关键指标，在这方面的应用上放大器得工作在饱和状态的功率回退区域。所以，为了克服供电电源寿命的限制，设计一种能够在宽频输入电平保持高效率的功放已成为首选的解决方案。本文探讨了一种改善线性功放宽带输出中的漏级效率技术如A
10、类或AB类。Doherty技术采用了2个并联的放大管，这种组合方法提高了主功放在最大输出功率回退6dB后的额外效率。功放管类型的选择（A类、AB类、B类或C类等）与设计技术在本文做了介绍。在第4章中提出了2.14GHz Doherty功放的设计。这项技术在压缩点回退6dB后将额外效率提升了15%，这类功放可应用于WCDMA的发射站中。第一章 介绍1、 前言在当今如IS-95，CDMA-2000大多数应用中，功放的高效率和线性度已成为最重要的指标，但这两项指标在功放设计中互相冲突，在当今日新月异的设计技术中如何在宽频围保持高效率成为设计功放中最具挑战性的任务。在当今频谱资源有限的时代，要求以最小
11、的频谱使用量来完成最大量的数据通信，这需要先进的调制技术来覆盖更广的围和更高的动态线性。虽已实现了线性功放，但往往其成本比较高。在现代无线通讯标准中为了达到高数据传输率和频谱效率，通常会应用到非恒定量包络调制技术如QPSK。为了满足在发射动态围中的线性度，运用于此系统的功放须工作于饱和回退区域，这会降低功放的效率同时减短了供电电源的寿命。目前解决此问题的方法主要运用复杂的先进线性技术来设计非线性高效率功放。2、 科研目的在这项科研中，采用Doherty技术高效率功放未满足3G WCDMA在线性方面的严格要求。此项科研目的如下：1、 详细分析采用一致状态器件与采用真空管进行典型设计的不同Dohe
12、rty功放；2、 采用Motorola HV_FET晶体管来设计两级Doherty功放的详细方法；3、 设计和仿真如何实现两类不同的采用HV4处理技术LDMOS管，运用于WCDMA和频率为2.14GHz带宽为5MHz的Doherty功放；4、 分析Doherty功放中主管和副管对效率和线性的影响；5、 有关提高Doherty功放线性的技术文献的分析3、 文章架构此报告有两项重要目的：第一，向读者介绍两级Doherty功放的原理，第二，与典型的功率设计做比较并探讨其性能。报告容的安排如下：第二章讨论了在功放设计中常用的方法论和设计中会涉与到的常见设计参数的简单解释。同时提到了LDMOS管的一些重
13、要特性。第三章主要描述了Doherty技术的原理和采用真空管设计Doherty功放的历史，并带有有关一个理想Doherty功放工作的讨论。第四章详细描述了如何使用LDMOS FETs来设计两级Doherty功放。第五章讨论了采用两种不同的Doherty设计实现的仿真结果。对比分析了采用典型设计方法的性能。最后得出此项科研的结论。第二章 射频功率放大器1、 功放管类型的选择使用于收发电路中的LDMOS功放管，其角度变化为非线性变化，而该特性取决于管子的类型。在输入信号不变的情况下，输出电流的会随LDMOS的门限偏压做谐振变化。在一些应用当中，对于部分特定的输入信号而言这也许是需要的，而这特定的输
14、入信号对管子的类型起了决定作用。在这章中将讨论Doherty功放中常用到的四种类型，图2.1为不同类型放大管的传输性能和特性。图2.1不同类型放大管的工作特性a) A类A类放大管的偏压在输入处于关断和饱和之间的区域变化，集电极的电流在输出信号的整个环路(360)变化。图2.2 A类功放的传输特性如图2.1所示靠近晶体管中频点的偏移区被称为工作区。A类放大管与其他类型的管子相比可提供最大线性度。b) B类B类放大管的集电极（漏级）电流只在射频信号的半波变化，直流工作点的门限电流设为零并不外加射频信号，这可通过管子的截止电压偏置来完成，任何流经管子的电流直接进入负载。更确切地说，B类放大器的工作角度保持在180或输出信号半周。B类功放管经常应用于使用2个并联晶体管的推挽放大电路中，每个晶体管放大一半射频信号。图2.
