用于 LTE 微蜂窝和有源天线系统的小型高效GaN Doherty 放大器
来源： 作者： 发布时间：2015-05-28 09:44:41 浏览量：
图4. 30 毫米 x 70 毫米的Doherty 放大器电路板
Doherty 放大器采用Taconic 公司的RF35B 印刷电路板材料， 厚度为 16.6 毫米(H)、介电常数 3.66(εr)。 输入区域设计有3dB 的分配器电路，用于分离输入信号并输入到载波放大器(上行路径)和峰值放大器(下行路径)。其中载波放大器的偏压属于AB 类，其静态漏极电流( Idq)为100 mA;而峰值放大器的偏压属于C 模式。因这两种放大器的运行模式不同，故他们的输出阻抗相异。因此，他们的输出匹配电路稍有差异。 当设计一个Doherty 放大器，理想的设计是Zopt 负载阻抗等于最大的Psat 点，负载阻抗在2* Zopt 等于最高效率点。但由于T1G6001528-Q3 是一个宽带的通用设备， 并非特地针对2.65 GHz 的Do工字电感herty 放大器而设计，而且其最大效率点不在其最大饱和功率的2：1 电压驻波比(VSWR)圆上。
当我们在设计这个Doherty 放大器，我们不得不妥协在 Zopt 和2* Zopt 的负载阻抗。这意味着这意味着Zopt 阻抗负载不在最大饱和功率点上，2* Zopt 阻抗负载不在最大效率点上。 IV. DOHERTY 放大器性能 如图3 所示，采用T1G6001528-Q3 器件的Doherty 放大器，在多种信号波形下进行了详细测试，证明其性能满足要求基站应用。 如图5 所示，AM/AM 和AM/PM 曲线，这是DPD 校正性能的一个关键参数。在一个典型的一般LDMOS 器件Doherty 放大器，当输入功率的增加，相位单调下降，这将降低DPD 校正性能。但此采用T1G6001528-Q3 放大器， 输入电源的相位变化是完全不同的，有利于DPD 的校正。
如图6 所示，PAR 及效率随输出功率的变化, 频率为2.65 GHz，WCDMA 信号在0. 01% CCDF 时的 PAR 为10.2 dB。 如图7 所示， LTE 高功率性能, 在2.62 GHz ～2.69 GHz 之间，量测的信号为WCDMA 波形，测试数据为38 dBm 的平均输出功率，计算的饱和功率采用平均输出功率加上PAR 值。从本图中可以看出，在标准 LTE 频率范围(2620 MHz ~2690 MHz)内，如果平均输出功率为38 dBm， 输出效率超过55%。
根据现代基站的设计，射频功率放大器的输出功率 要求因不同特定地域的电话呼叫用户的数量不同而显现差异。这种要求我们称之为“流量管制”。 一般而言，为使基站保持高效运行，需要调整射频功率放大器的工作电压大电流电感， 以实现不同的输出功率，并要求基站射频功率放大器能够在工作电压变化时提供稳定的效率。如图8 所示，漏极电压范围为24V ~ 32V，采用同样的WCDMA 波形和 PAR (7.5 dB)，效率与平均输出功率电压的变化 。
图 5. AM模压电感/AM 与AM/PM
图6 输出功率的参数范围与效率变化
图7. 频率范围以外的Psat、 效率、增益变化
图 8. 漏极电压的效率与功率输出变化
为满足基站高效运营的要求，大多数射频功率放大器需要采用数字预失真(DPD)技术，以获得线性性能，其功率放大器的邻信道功率比是这种性能的体现。因此， 对于当前使用的基站射频功率放大器而言，数字预失真纠正性能显得至关重要。为了证实这种Doherty 放大器在这方面的效果，本文特此采用了 Netlogic 公司的标准数字预失真纠正系统，在有两个LTE 的20 MHz 信号宽带的载波环境(0.01%，CCDF 值时的PAR 为8 dB)下进行测试。测量的频率2.65 GHz，输出功率为 38.5 dBm，邻信道功率比的性能如图9东莞电感厂 所示。DPD 校正之后，邻信道功率比达到- 50 dBc 以上。
图 9. DPD 性能的邻信道功率比
V. 总结
本 文讲述了有关2.6 GHz GaN Doherty 放大器的一些特征：38.5 dBm 的平均输出功率、标准 LTE 频率(2.62 GHz ~ 2.69 GHz)范围、漏极效率高于55%、增益高于15 dB、两个宽带频率为20 MHz 和PAR 为8 dB 范围的LTE 载波信号、用数字预失真技术之后的邻信道功率比达到- 50dBc 以上、Doherty 放大器大小为30 毫米x 70 毫米、在基站放大器中结合高效率和小型设计以使用氮化镓晶体管， 在基于 LTE 的微蜂窝基站和有源天线阵列系统设计上发挥重要作用。 塑封电磁环电感感塑封电感器器
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