高效线性氮化镓射频功放芯片模组研究.docx
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2022-07-06
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【摘 要】设计了一款基于相位失配的高线性度 Doherty 功率放大器（DPA），
通过调节输出和输入相位失配网络，改善 DPA 的幅度-相位（AM-PM）特性并兼
顾回退和饱和性能，并基于 0.25 μm GaN HEMT 工艺，设计了一款全集成 DPA
来验证上述方法。实测结果显示，在 6.3 GHz 处， AM-PM<2°，AM-AM<0.3
dB，饱和功率为 41.1 dBm，6 dB 回退漏极效率为 45%，使用峰均比（PAPR）
为 7.8 dB 的 100 MHz 调制信号，在 33 dBm 处，邻信道功率泄漏比（ACPR）<-
43.6 dBc。
【关键词】Doherty 功率放大器；氮化镓；幅度-相位；高线性度；相位失配
0 引言
数据速率的快速增长催生对具有高频谱效率和大峰均比的高速复杂调制方案
的需求，5G 通信基站射频通道更多、带宽更宽、频率更高、峰均比更大。而
功率放大器及其相关的基带电路作为通信基站的主要耗能元件，功耗占比超
过 50%，这对功率放大器的功率回退效率和线性度提出了更高的要求。普通
的 AB 类功率放大器在回退点效率降低严重，整体功耗很大，因此需要提升
功率放大器的回退效率。回退效率增强的有效解决方案包括 Outphasing
[1]
、
包络跟踪（ET, Envelope Tracking）
[2]
和 Doherty 功率放大器（DPA,
Doherty Power Amplifier）
[3]
等。其中，DPA 采用两路放大器并联，一个功
率放大器偏置在 AB 类，另一个功率放大器偏置在 C 类，仅在高功率区开启
工作，这种结构可显著提升回退效率，同时其结构简单、性能优异，很受欢
迎。
理想的 DPA 具有线性响应
[4]
，但实际的晶体管存在非线性电容和跨导以及米
勒效应，因此 DPA 具有很强的非线性
[5-7]
。为了满足信号质量和带外频谱发
射要求，采用数字预失真（DPD）提高线性度。如今 DPD 已经被广泛应用于
大功率宏基站的 DPA 中
[8]
，然而由于 DPD 的硬件成本和功率开销，其在路由
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