平衡式并发双波段功率放大器的设计与实现

并发式双波段功率放大器一直是5G通信技术研究的热点之一.当双频激励信号同时出现时,传统的双波段功放会由于双频信号所产生的调制效应导致阻抗匹配恶化,甚至出现失配的情况.针对此问题,文中设计了一款能够同时在GSM900和TD-LTE频段工作的功放,其利用平衡结构,优化其匹配特性,将阻抗失配所产生的反射分量通过双频耦合器消除,从而很大程度上改善调制效应所导致的失配问题,改善输出、输入端口的驻波情况,提升功放的性能以及稳定性.首先基于π型阻抗变换结构,设计一款并发双波段3 dB定向耦合器,此外为避免出现双频阻抗变换器计算繁琐和空间布局困难的情况,在支路放大电路采用π型和T型结合的双频阻抗变换器,经过理论推导和仿真,可实现任意频率的两个不同阻抗变换,最终实现工作在GSM900和TD-LTE频段的平衡式并发双波段功放.本设计基于ADS仿真平台,选用GaN晶体管CGH40010F进行设计仿真,并以Rogers4350b板材制作实物.实测结果显示:在900 MHz和2.6 GHz两个频段上匹配良好,与传统并发双波段功放相比较,本文提出的功放结构能够显著优化匹配性能,驻波系数有明显降低,饱和输出功率为44.6 dBm和43.3dBm;相比于单管功放的饱和输出功率提升了一倍,两个工作频段上功率附加效率(power added efficiency,PAE)分别为62%和64%,实测与仿真差距较小,具有较好的一致性.通过分析与测试,该功放结构能够很好地适应无线通信系统的发展需求.

双波段射频功率放大器理论与设计

提出了一种新型的双频阻抗变换器结构,该阻抗变换器采用T型与Π型结构相结合的方式,经理论推导和仿真优化,设计的双频阻抗变换器可实现任意两个频率上的任意两个不同复数阻抗到实数阻抗的变换。采用双频偏置电路,实现了在两个工作频率下的扼流,最终设计了一款可同时应用于TD-LTE和GSM网络的双波段射频功率放大器。相比于其它的多模多频带功率放大器,该双频阻抗变换器理论推导过程简单,容易实现,并可实现68%以上的功率附加效率,同时具有高输出增益和高平坦度的特点,整体电路结构简单。