基于谐波控制的Doherty功率放大器设计

功率放大器是无线通信里面重要的射频前端电路。为满足现代无线通信对功率放大器高效率的要求,首先基于谐波控制理论分析,设计了一种新型谐波控制电路,此新型谐波控制电路可对功率管产生的封装寄生参数进行补偿,也可对二次谐波、三次谐波进行谐波控制,提高了Doherty功率放大器效率。随后,针对传统Doherty功率放大器限制带宽的问题,提出了采用后匹配结构的方式设计Doherty功率放大器,提高了Doherty功率放大器的带宽。最后,采用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计一款Doherty功率放大器并进行测试。在1.85~2.15 GHz工作频带内,Doherty功率放大器输出功率可达到44.3~44.8 dBm,增益为12~15 dB,输出漏极效率(DE)大于75%,6 dB回退效率大于60%。结果表明,提出的Doherty功率放大器在效率方面具有显著优势。

面向2G~5G通信的双频双极化基站天线设计

为满足多种通信制式融合的无线通信需求,提出一款覆盖2G、3G、LTE、Sub-6 GHz波段的交叉偶极子基站天线。2对呈±45°正交的偶极子用以实现天线的双极化特性,辐射单元中的扇形内环、钻石状的外环分别对应天线要实现的低频以及高频波段,可以通过对内环以及外环结构参数的调整实现对2个频段的独立控制。天线上方的寄生贴片用以优化天线阻抗匹配。通过制作实物,测得天线在2个频段分别具有49.9%(1.70~2.80 GHz)和19.2%(3.20~3.88 GHz)的相对带宽,隔离度整体优于20 dB,主视轴的交叉极化比优于21 dB,2个波段的半功率波束宽分别为66°±5°、78°±6°。与已有研究比较,该天线结构简单,在交叉极化和增益方面具有显著优势。

高效率双频连续F类功率放大器的设计

为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。

应用于5G通信的三频F类功率放大器设计

为满足5G通信技术的多标准和多频段需求,针对如何提高多频段效率的问题,提出了一种三次谐波控制的三频功率放大器设计方法。首先基于F类功率放大器的原理设计了三频谐波控制网络,用于提高三频功率放大器效率;然后又给出了一种三频基波匹配方法,用来实现任意三频的基波匹配并简化输出匹配结构;最后设计了一款高效率的三频F类功率放大器并进行测试,测试结果表明该功率放大器在1.8、2.6和3.4 GHz的漏级效率分别为74.2%、73.8%和69.0%,饱和输出功率均在40 dBm左右,增益也可达到14.5 dB。