一種基于包絡(luò)跟蹤的寬帶Doherty放大器設(shè)計

(中國空間技術(shù)研究院 西安分院，西安710100)

1 引 言

現(xiàn)代通信標(biāo)準(zhǔn)采用高階調(diào)制方式來提高數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，這導(dǎo)致高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)值。不幸的是，高PAPR降低了傳統(tǒng)射頻(Radio Frequency,RF)功放(Power Amplifier,PA)的轉(zhuǎn)換效率。故提高PA大回退功率處的效率成為國內(nèi)外的研究焦點。

Doherty放大器技術(shù)因回退功率處效率高而得到重視。然而，傳統(tǒng)Doherty負(fù)載調(diào)制僅回退6 dB，而現(xiàn)代通信(如LTE、5G、WiMAX)PAPR 典型范圍為8～12 dB。

限制傳統(tǒng)Doherty放大器在現(xiàn)代通信中應(yīng)用的另一個因素是帶寬，實際傳統(tǒng)Doherty放大器有限的帶寬(<10%[1])不能滿足寬帶工作的需要，因為長期演進(Long-Term Evolution,LTE) Advanced所需聚合帶寬大于100 MHz。再者，當(dāng)舊的無線標(biāo)準(zhǔn)需要向下兼容時，寬帶放大器可減小硬件冗余。

近年來，Qureshi提出將管子輸出電容和引線電感吸收進類集總傳輸線(Quasi-lumped Transmission Line)阻抗變換器中，這是增加傳統(tǒng)Doherty帶寬的關(guān)鍵。文獻[1-2]幾乎獨立地提出非對稱漏極偏置可以擴展Doherty的工作帶寬。另外，文獻[3]指出結(jié)合混合輸入信號和非對稱偏置還可以擴展寬帶Doherty功率回退范圍，通過調(diào)節(jié)主功放的漏極偏壓，使得Doherty在很大功率回退范圍保持較高的效率。文獻[4]從理論上推導(dǎo)出通過調(diào)節(jié)主功放的漏壓和輔助功放的柵壓可以控制回退功率,實現(xiàn)寬帶Doherty的效率可重構(gòu)，然而靠手動調(diào)節(jié)偏壓在試驗階段是可行的，在工程應(yīng)用中，現(xiàn)行的移動通信系統(tǒng)多采用高PAPR的非恒定包絡(luò)調(diào)制方式，若采用手動調(diào)節(jié)偏壓明顯增加了時間成本和人力成本。

本文提出采用包絡(luò)跟蹤(Envelope Tracking，ET)的方法來實現(xiàn)根據(jù)輸入信號的包絡(luò)大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)主功放的漏壓和輔助功放的柵壓，仿真設(shè)計結(jié)果驗證了此方法的正確性和有效性。

2 固定偏壓的寬帶Doherty設(shè)計

為了包絡(luò)跟蹤的寬帶Doherty設(shè)計，以及方便其研究比較，先設(shè)計固定偏壓下的Doherty。……