【摘 要】
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在5G技术的热潮下,任何有关5G的消息都会牵动着整个无线通信行业的神经。5G作为下一代无线通信网络,相比于目前已普及的4G LTE,有着更高的网络传输速率,最快能达到4G的上百倍
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在5G技术的热潮下,任何有关5G的消息都会牵动着整个无线通信行业的神经。5G作为下一代无线通信网络,相比于目前已普及的4G LTE,有着更高的网络传输速率,最快能达到4G的上百倍。在5G技术中有一个很大的创新点在于应用了大规模多输入多输出(Massive MIMO)技术,大大提升了通信的容量和带宽。采用的Massive MIMO技术意味着会有很多通道的功率放大器和天线数量,使设计复杂度更高。这些改变对功率放大器的性能提出了更高的要求,在宽频带范围内不仅要达到高效率,还要保证高回退。本文在研究初期通过大量阅读相关文献,总结出研究人员在该领域中的主要探究切入点,对Doherty功放和Outphasing(异相)功放技术的原理进行阐述,着重对其中的功率放大和功率合成部分展开深入研究,设计了一款宽带高回退Doherty-Outphasing功率放大器。本文首先对功率放大器中各种性能提高技术做了系统化的分类,并着重对其中的Outphasing功率放大器和Doherty功率放大器展开讨论。通过对异相功放技术的理论进行分析后,对其中模拟电路部分的功率放大和功率合成两个模块进行重点介绍。传统Outphasing放大电路中采用的是高效率的放大器,需要始终工作在饱和状态。但饱和状态下增益会发生压缩,当增益不够高时,信号不仅容易失真,功率附加效率(PAE)也会大大降低。本文将Doherty功率放大器用于Outphasing技术中进行异相放大,使功放在不饱和状态下能够实现高功率回退。对Doherty功放的带宽限制因素进行分析并介绍了如何实现带宽的拓展,由此设计并加工了一款具有宽带特性的Doherty功率放大器。经实测,本设计的宽带Doherty在2.8GHz-3.8GHz的频段内,平均输出功率为43d Bm,饱和漏极效率达到62%-68%,功率回退6d B时漏极效率在38%以上。从异相合成器出发对非隔离的Chireix合成器展开分析,设计出具有宽带特性的合成器,并将宽带Doherty功放和改进后的Chireix合成器结合起来,对整体Outphasing功率放大器进行系统改进和仿真。仿真结果为在3.0GHz-3.8GHz频段范围内,饱和输出功率为46.5-47.5d Bm,饱和漏极效率为56%-68%,功率回退6d B,漏极效率在45%-55%,回退10d B,效率均保持在35%以上,由此表明本设计的Doherty-Outphasing功率放大器具有宽带高回退特性。
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