基于ADS平台改进型Doherty电路设计与仿真.doc
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1、基于ADS平台改进型Doherty电路设计与仿真1、引言在现代数字通信中,调制技术运用了非恒包络调制方式,峰值和平均值相差较大,描述为峰均比(PAR),为了满足线性度的要求,则往往采用功率回退的方法来达到线性度的提升。随着功率的回退,放大器效率的效率也会大大的降低。将Doherty 技术运用到射频功率放大器中,可以显著的提高系统的效率。传统的Doherty 放大器提出了用一段1/4 阻抗变换线连接载波放大器和峰值放大器,从而改善功率放大器的效率,电路结构比较复杂。同时,还需在峰值放大器和载波放大器链路后面加入补偿线,当小信号阶段,峰值放大器后面的补偿线用于将峰值放大器的小阻抗变换成大阻抗,实现
2、开路状态,使得Doherty 功率放大器在高功率和低功率状态下都能够很好的匹配负载阻抗,实现高效率。而本文中提出使用一种3dB混合电桥来替代传统电路中的1/4阻抗变换线和补偿线,使得电路更简单,简化调试过程,提高了生产可行性和系统可靠性。2、Doherty 功率放大器的原理Doherty 功率放大器这一概念首先由贝尔实验室的William H.Doherty 提出的。起初它是应用于真空管放大器。经典Doherty功放的框图如图1 所示,电路中包括3dB功分器,两段1/4波长微带线和主功放、辅助功放。其中,辅助功放前的1/4波长微带线实现了其电流相对主功放输入电流相位滞后90 度,而主功放后面的
3、1/4波长微带线在补偿了输出相位差的同时,更重要的是起到了阻抗变换的作用。载波放大器工作在B类或者AB 类,峰值放大器工作在C类,当输入信号比较小的时候,峰值放大器截止,只有载波放大器处于工作状态;当管子的输出电压达到峰值饱和点时,理论上的效率可以达到/4。如果这时候将激励加大一倍,那么,放大器在达到峰值的一半时就出现饱和了,效率也达到最大的/4 ,此时峰值放大器也开始与载波放大器一起工作。峰值放大器的引入,从载波放大器的角度看,负载减小了,因为峰值放大器对负载的作用相当于串连了一个负阻抗,所以,尽管载波放大器的输出电压已经饱和,输出功率因为负载的减小却持续增大(流过负载的电流变大了) 。当达
4、到激励的峰值时,峰值放大器也达到了自己效率的最大点,这样两个功放合在一起的效率就远远高于单个B 类功放的效率。单个B 类功放的最大效率/4 出现在峰值处,现在/4 的效率在峰值的一半(回退6dB)就出现了。所以这种结构可以达到很高的效率(图2)。在实际应用中,在小功率输入的情况下,Doherty 放大器的增益和单管相比,增益有较大幅度的下降。其原因主要是:由于峰值放大器匹配电路的影响,峰值放大器截止时,其等效阻抗并不满足理想情况的无穷大。并且由于等效阻抗并不是理想的无穷大,造成载波放大器能量的泄露,降低效率。为了解决Doherty 放大器在小信号的情况下,载波放大器不满足截止的理想条件,通常会
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