A Doherty power amplifier module for mobile terminals with variable linearity function
Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference 2006
A Doherty Power Amplifier Module for Mobile Terminals
with Variable Linearity Function
Takayuki Kato*, Keiichi Yamaguchi*, and Yasuhiko Kuriyama**
*Corporate Research & Development Center, Toshiba Corporation
**Semiconductor Company, Toshiba Corporation
1, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki 212-8582, Japan Tel: +81-44-549-2280, Fax: +81-44-520-1806, E-mail: tkato@csl.rdc.toshiba.co.jp
Abstract — A Doherty power amplifier (PA) module for mobile terminals with variable linearity function has been developed. The linearity of the Doherty PA module is optimized according to transmission signals by a bias switching technique. The Doherty amplifier module consists of a gain amplifier and a Doherty amplifier. One GaAs HBT for a gain amplifier and two GaAs HBTs for a Doherty amplifier are integrated onto a single GaAs MMIC (1.0 mm x 1.0 mm x 0.1 mm) chip. The module achieved 26.7 dBm output power with less than ?
leakage power ratio (ACLR) in W-CDMA uplink mode, and 21 dBm output power with less than 3.0 % error vector magnitude (EVM) was obtained in orthogonal mode. The developed Doherty PA module is suitable for a multi-mode terminal including various high peak-to-average power ratio (PAPR) signals such as code division multiple access (CDMA) and OFDM. Index Terms — Doherty amplifier, Power amplifier module, Dual mode, W-CDMA, OFDM, 64-QAM, Mobile terminals.
I. I NTRODUCTION
In future mobile communication systems, high peak-to-average power ratio (PAPR) signals are expected to be introduced for data rate enhancement. Therefore, a power amplifier with high efficiency in the large back-off region will be needed. Recently, a Doherty amplifier has been focused on not only for base stations but also for mobile terminals because of its high power-added efficiency (PAE) in the large back-off region [1]-[6]. We have reported a 4-mm-square miniaturized Doherty PA module with
However, the module is unavailable for systems using PAPR signals higher than an HPSK signal, since it was optimized only for W-CDMA uplink signal.
In this paper, we present the improved Doherty PA module with a variable linearity function due to introduction of a bias switching technique for dual-mode operation.
An input matching circuit for a gain amplifier stage
Fig. 2. The developed Doherty PA module
Copyright 2006 IEICE
II. BASIC CONFIGURATION AND DESIGN OF
A DOHERTY PA MODULE
Fig. 1 shows a block diagram of the Doherty PA module. It consists of a 4-mm-square ceramic module substrate (4.0 mm x 4.0 mm x 1.5 mm, alumina, dielectric constant = 8.8), a 1-mm-square G aAs MMIC (1.0 mm x 1.0 mm x 0.1 mm), and 0603-size SMD passive components. Two quarter-wavelength transmission lines, which are used for impedance conversion for carrier amplifier output and phase compensation for peak amplifier input, are embedded inside the ceramic module substrate. One G aAs HBT for a gain amplifier, two G aAs HBTs for a Doherty amplifier, and each bias circuit are integrated onto a single-chip G aAs MMIC. Matching circuits of the amplifiers are configured with 0603-size SMD passive components in order to reduce the loss of matching circuits. Although the previous Doherty PA module [7] was optimized only for W-CDMA uplink signal, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 64-QAM signal is additionally introduced as a typical high data rate signal for future mobile communication systems in this work. In order to obtain the required performance using identical hardware in both operation modes, bias conditions in each operation mode are optimized based on load-pull measurements for each modulation scheme. These optimized bias conditions are changed according to the transmission signal.
Matching circuits for amplifiers are designed based on a consideration of the trade-off between PAE and adjacent channel leakage power ratio (ACLR) performance. An output matching circuit of
a gain amplifier is designed in 25 Ohm environment since the Doherty amplifier subsequent to the gain amplifier was designed in 25 Ohm environment [7]. An input matching circuit of the gain amplifier is designed for 50 Ohm in order to obtain interconnectivity with other RF components.
The developed Doherty PA module is shown in Fig. 2. The GaAs MMIC is mounted at the center of the module substrate. 0603-size SMD passive components for matching circuits of the Doherty amplifier are mounted on the module substrate symmetrically, and for matching circuits of a gain amplifier stage are mounted outside the module.
III. MEASUREMENT RESULTS Performances of the Doherty PA module are measured under optimized bias conditions as follows. The collector voltages of amplifiers are 3.5 V. The collector currents of a carrier amplifier are 20 mA and 32 mA, and of a gain amplifier are 10 mA and 15 mA in W-CDMA uplink mode and OFDM 64-QAM mode, respectively. A peak amplifier of a Doherty amplifier is biased for class-B in both operation modes. The optimized bias conditions for both modulation schemes are summarized in Table 1.
The measurement results at 1950 MHz in W-CDMA uplink mode and OFDM 64-QAM mode are shown in Fig. 3 and Fig. 4, respectively. Measured output spectrum and constellation of OFDM 64-QAM mode at 21 dBm output are shown in Fig. 5 and Fig. 6, respectively.
The maximum output powers are 26.7 dBm and 22.5 dBm, the PAEs are 41 % and 27 %, the power gains are 27 dB and 28 dB for W-CDMA uplink mode and OFDM 64-QAM mode, respectively. In W-CDMA uplink mode, a PAE of 36 % at 6 dB back-off from output saturation power is obtained, and a PAE of 12 % at 15 dB back-off is obtained in OFDM 64-QAM mode. In other words, the PAEs are improved from the theoretical PAE of class-B amplifier, namely, from 21 % to 36 % and 8 % to 12 %, respectively. In W-CDMA mode, the power gain is improved from 12 dB [7] to 27 dB. In OFDM 64-QAM mode, the maximum output power is 22.5 dBm and a PAE of 30 % is obtained under EVM < 5.0 % conditions. Measurement results are summarized in Table 2.
Fig. 5. Measured output spectrum at 21 dBm
output in OFDM 64QAM mode
It was confirmed from the measurement results that the proposed Doherty PA module achieves sufficiently high linearity in transmission of various modulation schemes, such as CDMA and OFDM, due to introduction of the bias switching technique.
IV.CONCLUSIONS
An improved dual-mode Doherty PA module with variable linearity for mobile terminals was presented.
Fig. 6. Measured constellation at 21 dBm
output in OFDM 64QAM mode
The Doherty PA module was optimally designed for two different transmission modes, i.e. W-CDMA uplink mode and OFDM 64-QAM mode, and the linearity of the module is varied by the bias switching technique. The module achieved 26.7 dBm output power with less than ?38dBc ACLR in W-CDMA uplink mode, and 21 dBm output power with less than 3.0 % EVM was obtained in OFDM 64-QAM mode. Since the proposed Doherty PA module is suitable for multi PAPR signals with high linearity and efficiency, it is expected to be applicable to future mobile communication terminals.
R EFERENCES
[1] I. Takenaka, H. Takahashi, K. Ishikura, K.
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[7] T. Kato, K. Yamaguchi, Y. Kuriyama, “A 4-mm-square Miniaturized Doherty PA Module for W-CDMA Mobile Terminals”, IEEE Topical Workshop on Power Amplifiers for Wireless Communications.
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放大电路的组成及工作原理
2、4 放大电路的组成及工作原理 参考教材:《模拟电子技术基础》孙小子张企民主编西安:西安电子科技大学出版社 一、教学目标及要求 1、通过本次课的教学,使学生了解晶体管组成的基本放大电路的三种类型,掌 握放大电路的组成元器件及各元器件的作用,理解放大电路的工作原理。 2、通过本节课的学习,培养学生定性分析学习意识,使学生掌握理论结合生活 实际的分析能力。 二、教学重点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 三、教学难点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 四、教学方法及学时 1、讲授法 2、1个学时 五、教学过程 （一）导入新课 同学们,上节课我们已经学习了晶体管内部载流子运动的特性以及由此引起的晶体管的一些外部特性,比如说晶体管的输入输出特性等,在这里,我要强调一下,我们需要把更多的注意力放在关注晶体管的外部特性上,而没有必要细究内部载流子的特点。由晶体管的输出特性,我们知道,当晶体管的外部工作条件不同时,晶体管可以工作在三个不同的区间。分别为:放大区、截止区、饱与区,其中放大区就是我们日常生活中较为常用的一种工作区间。大家就是否还记得,晶体管工作在放大区时所需要的外部条件就是什么不(发射结正偏,集电结反偏)？这节课,我们将要进入一个晶体管工作在放大区时,在实际生活中应用的新内容学习。 2、4放大器的组成及工作原理 一、放大的概念 放大: 利用一定的外部工具,使原物体的形状或大小等一系列属性按一定的比例扩大的过程。日常生活中,利用扩音机放大声音,就是电子学中最常见的放大。其原理框图为: 声音声音 扩音器原理框图 由此例子,我们知道,放大器大致可以分为:输入信号、放大电路、直流电源、输出信号等四部分,它主要用于放大小信号,其输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。对放大电路的基本要求:一就是信号不失真,二就是要放大。 二、基本放大电路的组成
数字功放原理
数字功放原理 数字功放也称D类功放，与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态。传统模拟放大器有甲类、乙类和甲乙类、丙类等。一般的小信号放大都是甲类功放，即A类，放大器件需要偏置，放大输出的幅度不能超出偏置范围，所以，能量转换效率很低，理论效率最高才25% 。乙类放大，也称B类放大不需要偏置，靠信号本身来导通放大管，理想效率高达78.5%。但因为这样的放大，小信号时失真严重，实际电路都要略加一点偏置，形成甲乙类功放，这么一来效率也就随之下降，虽然高频发射电路中还有一种丙类，即C类放大，效率可以更高，但电路复杂、音质差，音频放大中一般都不用，这几种模拟放大电路的共同的特点是晶体管都有工作在线性放大区域中，它按照输入音频信号大小控制输出的大小，就像串在电源与输出间的一只可变电阻，控制输出，但同时自身也在消耗电能。 数字功放的功放管工作在开关状态，理论状态晶体管导通时内阻为零，两端没有电压，当然没有功率消耗；而截止时，内阻无穷大，电流又为零，也不消耗。所以作为控制元件的晶体管本身不消耗功率，电源的利用率就特别高。 图1是数字D类功放的工作原理框图。D类功放处理的是经脉宽调制（PWM）的音频数字信号，声音信息埋藏在脉冲的占空比或脉冲密度中。 图示是音频信号的一种PWM调制方法，最为直观；较多采用的是以脉冲密度来表示信号大小的，脉冲密度大的地方，表示电压高；稀的地方，电压就低。双向信号可用其它方式调制，如占空比50%，即脉冲
宽度与间隔宽度1：1，表示信号幅值为零；占空比大于50% ，幅度为正，这时数值越大，正幅度越高；占空比小于50%，幅度为负，越小越负。因为这种信号并不需要与外接设备直接相连，也就不需要格式完全统一，各厂可按自行研发的最佳方案调制。 音频PWM编码可以从两种途径获得，一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频。二是对其它编码的数字音频，如CD的PCM编码，通过数字信号处理技术变换成PWM码。获得后用此信号去控制大电流的开关型功率MOSFET由功率管输出一个大能量的PWM码。输出电压的大小由电源电压高低决定，输出的电流由负载扬声器的阻抗和电路形式决定。功率管工作在开关状态，只要开关特性好，线性要求几乎没有，制造成本比音响对管低，工业控制上这类MOSFET已用得很普遍，取材方便。由于开关管导通时的饱和压降和截止时的漏电流也会损失一些电能，但总效率仍有百分之九十几，为各类放大电路效率之冠。 开关晶体输出的是脉宽调制波形，要成为可听的模拟音频信号，还需经过一路带宽为20KHz的低通滤波器，滤去脉冲波形中的高频成分，见图3，一般说来功放的输出电压对选取电容的耐压不成问题，只是电感最大允许电流要设计正确。
放大电路原理
放大电路原理 放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。 读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。 下面我们介绍几种常见的放大电路。 低频电压放大器 低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。 （ 1 ）共发射极放大电路 图 1 （ a ）是共发射极放大电路。 C1 是输入电容， C2 是输出电容，三极管 VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。 1 、 3 端是输入， 2 、3 端是输出。 3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。静态时的直流通路见图 1 （ b ），动态时交流通路见图 1 （ c ）。电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。
（ 2 ）分压式偏置共发射极放大电路 图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RE 和电容 CE ， CE 称交流旁路电容，对交流是短路的； RE 则有直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。图中基极真正的输入电压是RB2 上电压和 RE 上电压的差值，所以是负反馈。由于采取了上面两个措施，使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路。 （ 3 ）射极输出器 图 3 （ a ）是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图 3 （ b ）是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路。
浅谈音响功放的工作原理
浅谈音响功放的工作原理 音响中的功放是整个音响设备中的关键部件,所以音响发烧友们都在其上不惜花费人力物力财力进行"摩机",在电源部分,电路的整体布局,用料等方面进行不断改良.本人并不是超级发烧友,充其量算是一位音响爱好者吧,为此在这里我就以一个音响爱好者的身份谈一谈我对音响功放的看法. 功放分胆机与石机,先讨论石机.石机最初的功放为甲类功放,这类功放的功放管的工作点选在管子的线性放大区,所以就算在没有信号输入的情况下,管子也有较大的电流流过,且其负载是一个输出变压器,在信号较强时由于电流大,输出变压器容易出现磁饱和而产生失真,另外为了防止管子进入非线性区,此类放大器往往都加有较深度的负反馈,所以这种功放电路效率低,动态范围小,且频响特性较差.对此人们又推出了一种乙类推挽式功率放大器,这类功放电路其功放管工作在乙类状态,即管子的工作点选在微道通状态,两个放大管分别放大信号的正半周和负半周,然后由输出变压器合成输出.所以流过输出变压器的两组线圈电流方向相反,这就大大地减少了输出变压器的磁饱和现象.另外由于管子工作在乙类状态,这样不仅大大的提高了放大器的效率且也大大的提高了放大器的动态范围,使输出功率大大提高.所以这种功放电路曾流行一时.但人们很快发现,此种功电路由于其功放管工作在乙类工作状态,所以存在小信号交越失真的问题,而且电路需使用两个变压器(一个输出变压器,一个输入变压器),由于变压器是感性负载,所以在整个音频段内,负载特性不均衡,相移失真较严重.为此人们又推出了一种称为OTL的功率放大电路.这种电路的形式其实也是一种推挽电路形式,只不过是去掉了两个变压器,用一个电容器和输出负载进行藕合,这样一来大大的改善了功放的频响特性.晶体管构成的功放电路有了质的飞跃,后来人们又改良了此种电路,推出了OCL和BTL电路,这种电路将输出电容也去掉了,放大器与扬声器采取直接藕合方式,直到现在由晶体管组成的功放电路,其结构基本上是OCL电路或BTL电路.OCL电路与OTL电路不同之处是采取了正负电源供电法,从而能将输出电容取消掉.BTL电路是由两个完全独立的功放模块搭建组成,如图C所示.IC1放大输出的信号一部分通过IC2反相输入端,经IC2反相放大输出,负载(扬声器)则接在两放大器输出之间,这样扬声器就获得由IC1和IC2放大相位相差180度的合成信号了. 不论是OCL或BTL功放电路,由于其去除了输出变压器和输出电容器,使放大器的频响得到展宽。与扬声器配接方面，当功率放大器连接一个标称阻抗低于
运算放大器工作原理是什么
运算放大器工作原理是什么? 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positive feedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。 开环回路运算放大器如图1-2。当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下： Vout = ( V+ -V-) * Aog 其中Aog代表运算放大器的开环回路差动增益（open-loop differential gai 由于运算放大器的开环回路增益非常高，因此就算输入端的差动讯号很小，仍然会让输出讯号「饱和」（saturation），导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中，少数的例外是用运算放大器做比较器（comparator），比较器的输出通常为逻辑准位元的「0」与「1」。 闭环负反馈
运算放大器的工作原理
运算放大器的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
运算放大器的工作原理 放大器的作用： 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 运算放大器原理 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括 一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图1-1 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回
功率放大器原理功率放大器原理图
袁蒁膃蚇腿肀肃功率放大器原理功率放大器原理 图 芃蚆葿艿袂薇蒆要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 螆肇葿蚄蚆芈羁功率放大器原理 衿蚈膂袆袆膁螁高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路” 课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。 高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100％，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。 我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率
Doherty 功率放大器
Doherty 功率放大器 现代无线通信系统在增加带宽和增加高速率数据传输应用的载波数方面已经做出了很大的进步。记忆效应使有较宽瞬时带宽的高功率放大器的设计非常困难。除了要考虑带宽之外，无线传输系统像CDMA2000，宽带码分复用（WCDMA ），直角频分多路器等的瞬时传输功率非常宽又非常迅速，加载了高峰均比的信号。系统的基站功放需要高线性来无失真的放大高PAR 信号源。为了满足线性要求，功率放大器通常以A 类或AB 类模式偏置，并且必须工作在输出峰值大量反馈回来的状态。 对现代无线通信系统的功率放大器的另一个要求是高效率。随着通信系统尺寸和成本的下降，冷却系统应该逐渐变得简单而且体积小，这就要求功放的效率高。由于back-off 操作，基站功放的效率非常低，让效率提高的技术变得越来越重要。要求在很宽的瞬时带宽范围内高效和满足线性的基站功放设计技术已经成为一个热门话题。 在本文中，我们向大家展示能够满足这些高要求的Doherty 功率放大器。我们介绍它的工作原理，包括线性和效率的改善，和放大器的基本电路配置。还描述了在很宽的频带范围内进行操作和改善线形的最先进的设计方法。为了认证需要，Doherty 功率放大器采用径向扩散氧化物半导体晶体管和测量的WCDMA 4FA 信号。这些结果显示Doherty 放大器在带宽，效率和线性要求方面是基站功率放大器的首选。 Doherty 放大器操作 Doherty 放大器是1936年由.W.H. Doherty 首先提议的。最初的Doherty 放大器包括两个放大管和一个阻抗倒相网络。就像[3]中详细介绍的，使用RF Doherty 放大器之后RF 功率放大器的效率提高了。这个放大器由一个载波放大器和一个峰值放大器组成。输出负载通过阻抗倒相器（四分之一波长传输线）连接到载波放大器再直接通到峰值放大器。图1（a ）显示的是分析Doherty 功率放大器的运算图。两个电流源表示放大器。假设每个电流源与同输入电压信号的比例是线性的，运行在AB 类或B 类放大形式，开启后会出现谐波短路，效率分析只能由基本的和直流元件得出。如图1（b ）所示，峰值放大器在电压达到最大输入电压的一半时开启。 Doherty 放大器技术基于每个放大器的负载阻抗变化，也就是根据输入功率电平进行负载调制。图1（b ）显示放大器的基本电流。两个放大器的负载阻抗为 Z C ＝L T Z Z 2 , 0<νin 朗文测试题答案 Module A A1.The Straight Story ReviewQuiz: abbc//caa//acb//il/un/in/im//what's/as/also/by//cb//caacb//cbcab//a/but/an//ca//b//acbc// A2.A Hot Lead ReviewQuiz: ba//cbb//ab//don’t take/try/don’t blame//bcba//is/I’m/here’s/hmmm//ca//baac//e/t/mu/ma//ab//bcb//bba//babc// A.3:Jackie,theActress ReviewQuiz: aba//ac//ac//gttsao/gtsa/gtr//c/st/sc/f//bcb//aca// has been/ have been taking/ interesting/ has taken/ exciting/ have acted/ surprised//cac//aba//aba//cacc A.4:A Confrontation ReviewQuiz: babc//bcb//bcc//go/a piece/a smart/butter//acb//aba//bbb//acb//aacc//abb//we've/you've/could have//caca ModuleAtest Nick tells/Nick mentions/Nick talks//ba//cb//bca//cb//bac//ba//Amy tells/T/Amy asks//a/s//down/l/s/p//a/s//bac//cba//cca//a little/a re/going//to/can’t/much/is//have been working/have decided//ab//acb//must/c/e//ab//cb//T/S//ANEWD/PCN//might have/was//ca//bab//ab//cad// Module B B.1:Talia's Brilliant Plan 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1003班 指导教师：葛华工作单位：信息工程学院 题目: 功率放大器的设计 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个功率放大器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 功放的工作原理及分类 (1) 1.1功放的工作原理 (1) 1.2功放的分类 (1) 2 软件介绍 (2) 2.1 Proteus (2) 2.1.1 Proteus简介 (2) 2.1.2工作界面 (2) 2.1.3 对象的放置和编辑 (3) 2.1.4 连线 (4) 2.2Cadence软件 (4) 2.2.1 Cadence简介 (4) 2.2.2 Cadence软件的特点 (4) 2.2.3电路PCB的设计步骤 (4) 3 设计方案 (6) 3.1 运算放大电路的设计 (6) 3.2 功率放大电路的设计 (7) 3.3 音频功率放大电路 (9) 3.4方案总结及仿真 (10) 4 Candence软件操作 (11) 4.1 Cadence画电路原理图 (11) 4.2 布线及PCB图 (11) 4.2.1布线注意事项 (11) 4.2.2 PCB制作 (12) 5.心得体会 (14) 6.参考文献 (15) 功率放大器,功率放大器的特点及原理是什么? 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。 功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 一、功率放大器的特点 向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大，因此具有许多不同于小信号放大器的特点。 l．功率放大器的效率 功串放大的实质是通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。交流输出功串和直流电源功率息息相关。一个功率放大器的直流电源提供的功率究竟能有多少转换成交流输出功率呢？我们当然希望功率放大器最好能把直流功率（PE= EcIc）百分之百转换成交流输出功率（Psc＝Uscisc）实际上却是不可能的。因为晶体管自身要有一定的功率消耗，各种电路元件（电阻、变压器等）要消耗一定的功率，这就有个效率问题了。放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流动率PE之比，即通常用百分比表示： η=Psc/PE 通常用百分比表示： η=Psc/PE×100% 效率越高，表示功率放大器的性能越好。 晶休管在大信号工作条件下，工作点会上下大幅度摆动。一旦工作点跳出输入或输出特性曲线的线性区，就会出现非线性失真。所以对声频功率放大器来说，输出功率总要和非线性失真联系在一起考虑。一般声频功率放大器都有两个指标棗最大输出功率和最大不失真输 一．功率放大器的基本工作原理 A 类扩音机的输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无 讯号输入 它们都保持传导电流，并使这个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情 况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不 平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器，当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许 流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬 声器发声。 A 类放大方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失 真 （ Switching Distortion ），即使不采用负反馈，它的环路失真仍十分低，因此被认为是声 音最理想的放大线路设计。但凡事总是有利亦有弊， A 类放大的缺点是效率低，因为无讯 号时仍有较大电流流入，扩音机产生高热量和浪费功率，这种功率正如输出级的热量一样 完全消散，但却没输到负载，当讯号电平增加时有些功率可进入负载，但许多仍转变为热 量。 A 类放大器是一种最浪费能量的设计，只要一开机它的耗电量最高，播放音乐时，效 率约为百分之50,即一半功率变为热量浪费。如果不计较上述的缺点， A 类扩音机是重播 音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足 以补偿它的缺点。为了有效处理散热问题， A 类扩音机必须采用大型沉热器，有些大功率 设计还需要风扇散热。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流,一部 25瓦的 A 类扩音机供电器的能力至少够 100瓦AB 类扩音机用。所以 A 类机的体积和重量都比 AB 类大，这令制造成本增加，售价当然较贵，一般而言 A 类扩音标机的售价约为同等功 率A B 类机的两倍或以上。 B 类放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率，当有 讯号时每 对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输 出晶体管转换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。纯 B 类扩音机较少，因为在讯号 非常低时失真十分严重，因交越失真令声音变得粗糙。 B 类扩音机的效率平均约为百分之 75,产生的热量较 A 类机低，允许用较小的散热器，这类放大工作当其输出为最大功率的 40.5%,扩音机内消耗的功率最高,这时为百分之 50,输出功率较低和较高时则效率增加, 因此供电器可以比 A 类机小。 AB 类工作达成性能的妥协，大多数 B 类扩音机都不是用纯 B 类工作，通常有两个偏 压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管，这类扩音机在讯号小时用 A 类工作，获得 最佳线性，当讯号提高到某一个电平时自动转为 B 类工作获得较高的效率。普通机十瓦的 AB 类大约在5瓦以内用 A 类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此 AB 类 B 类，这种设计可以 AB 类扩音机将偏 A 类 机，但产生的热 可变偏流式扩音机：可变偏流扩音机据知是美国 Threshold 公司最先发展，八十年代 日本厂家却普遍采用并创造出多种不同的名称，这种设计是利用一个线路探测输入讯号电 压，根据电 压的高低自动改变偏流，讯号电压愈低偏流愈高，等于 A 类工作，讯号电压愈 高偏流愈低达成 B 类工作，这种偏流的变化是连续性，可将交越失真减至最少。理论上这 种设计颇为理想，但这类扩音机常因偏流探测线路与伺服控制线路本身工作不准确而导致 额外的失真，能真正达到接近 A 类音质的产品不多。 C 类放大不适合 HI-FI 用，C 类（丙类）放大器较少听闻，因为它是一种失真非常高 的放大 器，只适合在通讯用途上使用。 A 类输出晶体管百分之百时间都在工作， B 类输出 晶HP 曰 扩音机在大部分时间是用 A 类工作，只在出现音乐瞬态强音时才转为 获得优良的音质和提高效率减少热量，是一种颇为合逻辑的设计。有些 流调得甚高，令其在更宽润的功率范围内以 A 类工作，使声音接近纯 量亦相对增加。 功放的工作原理与作用 功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，以推动扬声器放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。 功放作为各类音响器材中的大块头，它主要是将音源器材输入的较弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也不尽相同。 汽车功放电路图 汽车音响系统跟家用音响一样，使用功率放大器才能使整个系统完整。如果是刚接触汽车音响的人，对于在汽车中也安装功率放大器，甚至是安装多个功率放大器，可能会觉得不可思议。这个要从汽车自身来讲开，因为汽车的电源电压一般只有14.4V，功率(P)＝电压(U)x电流(I)，最多能达到4x55W。如果只用主机自身的功率放大器，只能推动功率小的扬声器，而且音量开大就会失真，声音听起来生硬，缺乏弹性。人耳听觉是有限度的，其下限比所能听到的音量上限还要少，这个可解释为何声音在一开始时感觉比较强烈，慢慢会觉得微弱下去。要让任何声音达到最逼真的状态，对于目前技术还无法解决。挡风玻璃，内装饰，发动机以及车底盘和轮胎在路面行驶时所发出的噪音，对聆听环境造成不可忽视的影响。只能加装功率放大器，才能解决低声压级和后级功率不足的缺陷，来重播音乐的全部信息。如果车用功率放大器内部使用逆变电源，将电源电压提高到40V左右，功率也会随之得到提高，这样便可推动大功率扬声器。由于储备功率加大，提高音量就不会产生失真，音质有力且富有弹性。尤其在推动大尺寸的低音扬声器时，低音区更加延伸，声音变得丰满，这样这个难题就能迎刃而解。 实际上功放是高保真地还原音频信号。我们来打个简单的比方，其实功放就好比复印机工作。为何要把这两个风马不相及的概念扯在一块，听我仔细一一道来。它们的实质作用都是复制某物，正如复印机可以把较小的纸张复印成较大的纸张。假如你去复印A4的纸张原件，那么你除了可以得到A4纸张的复印件，还可以得到A3或A1，甚至更大的纸张，新的复印件其实就是就是原件的放大版，这个你自己根据需要可以去控制调节。功放酷似复印机，复印件并非本源的原件。经过功放加工的信号就是原音频的还原加强版，音量比源音频输入要大。它改变的只是音频输入的音量，而音色并无改变。如果它的音色也改变了.那么它的波长及频率也相应有所改变。对于此话题本文将不做详细且有深度的阐述。这个比方通俗易懂，恰如其分。现在，我想大家对于功放应该有了大致的认识。总而言之.车载功放就是把输入端(主机、CD播放机等等)的音频输入还原放大，同时使它达到足够的强度，以至于能够带动喇叭工作。 功率放大器的工作原理就是靠电压来控制电流通道的大小来达到控制电流大小的目的。利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。而场效应管则是用栅极电压来控制源极与漏极的电流，其控制作用用跨导表示，即栅极变化一毫伏，源极电流变化一安，就称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率的输出，并非真的将功率放大了！它们是转化的电源功率，而不是对能量的放大。以我们目前的技术我们还是要遵守能量守恒定律的。 运算放大器的工作原理 放大器的作用：1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 运算放大器原理 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图1-1 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正 caa//caa//bac//ac//Do/like/What/Mustard//lettuce/got/It'll//bacb//ccaa//aba c//cac//look/great/my/click/Isn't//babba//are/any/at/out/have//baac//bccba/ /cbac//can/Across from/was/look/you can/in// cbab//cabbc//bab//acbb//I'll/have/I'm/that//I've/it's/looking//is/have/do/ene rgetic/a lot of/much//enjoy/is/loves/He's/responsible/have//any/ What/soup/sandwiches/Some/How//Happy Birthday/What did you say/Oh,no/ I'm sorry/at/See you soon//yes/yes/no/no/no/yes//yes/yes/no/yes/no/no// your email/my homework/to go/too/enough/home// Let's/plans/a/the/eating/Why don't// doing/think/What do you mean/know/might/don't understand// am going to/may/'ll/Go down/walk past/next to//abaaab/aabbba//aaabbb// What/that/can't I/What kind/will he/who//I've been/haven't seen/have been/saw/don't want/didn't want//waiter/orders/meals/small business owner/talented//responsible/browsing/downloaded/fare/reserve//fever/pre scription/pharmacy/Take a right/blocks//coffee shop/invited/celebrate/proposed/have a date//furnished/view/ocean/beaches/resume/references/documents//bagga ge claim area/tour/landmarks//baa//baa//bca//bbba//bba//ac//ab//ba//acb// acc//customer service/fancy/suitcases/ideal/designs//cbaca//positive/ resume/candidate/techeiques//cabc//cbac//bbcca//island/parade/snow/pop ular/scenery/neighborhood// §（OCL）功放电路的分析教案 授课人：周克建 学习目标：1、分析该电路的工作特点 2、分析该电路的工作原理 计划课时：2学时 教学重点：分析该电路的工作原理 教学难点：分析该电路的工作原理 教学方法：当堂练习、小组讨论、软件仿真投影教学 〖本节课的学习目标〗 1、学生了解该电路的工作特点 2、学生能分析该电路的工作原理 教学过程 课前通过预习卡预习 一、课堂引入（5分钟） 通过仿真了解OCL功率放大器放大现象让同学知道本节课的主要内容。 Q1 2N2102 Q2 2N2904 VDD 12V VEE -12V V1 1 Vpk 500 Hz 0° XSC1 Tektronix 1234T G P 7 VDD 2 VEE 了解其优点 二、课堂自学讨论并提问（15分钟） 利用以下的问题引出今天上课的重点内容 1、功放电路的主要要求是什么? A、有足够的输出功率 B、功放管散热要好 C、非线性失真要小 D、效率要高 2、怎么设计才能满足第一要求？ A．功放管应该工作在极限状态 B．输入到功放电路的信号电压要足够的强3、怎么设计才能满足第二要求? A．采用大功率三极管 B．给功放管装散热片 C．采用过载保护措施 4、怎么设计才能满足第三要求? 设计原理是什么？ 设立静态工作点三极管工作于放大状态 回忆以前讲解的共射放大电路其实就是一种典型的功放 只有给放大电路设立合适的静态工作点就能避免三极管所带来的非线性失真 利用仿真来观察其波形了解其特点 5、怎么设计才能满足第四要求? 设计原理是什么？ 不设立静态工作点，三极管工作于截止状态 根据效率公式：PO／PDC 可知只有减小静态工作点所带来的损耗才能提高效率 Advanced Design Methods of Doherty Ampli?er for Wide Bandwidth,High Ef?ciency Base Station Power Ampli?ers Jangheon Kim1,Jeonghyeon Cha1,Ildu Kim1,Sang Yeon Noh2,Cheon Seok Park2,and Bumman Kim1 1Department of Electrical Engineering,Pohang University of Science and Technology, Gyeongbuk,790-784,Korea,Tel:+82-54-279-5584,Fax:+82-54-279-8115 E-Mail:rage3k@postech.ac.kr,bmkim@postech.ac.kr 2R&D Center,Wave Electronics Co.,Ltd.,Gyeonggi,441-814,Korea Tel:+82-31-269-0010,Fax:+82-31-291-9640 Abstract—We have proposed advanced design methods of Do-herty ampli?er for high ef?ciency base station power ampli?ers with wide bandwidth.First,we develop Doherty ampli?er with uneven power drive which is provided more input power to the peaking cell than the carrier cell for full power operation and appropriate load modulation.Second,we optimize the matching circuits of the carrier and peaking cells individually to enhance the linearity and ef?ciency.Third,we optimize the bias circuit to solve an asymmetric ACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio) characteristics for wideband signals such as WCDMA4FA.The proposed design methods are applied to implement Doherty ampli?er using a MRF5P21180.For a2.14GHz WCDMA4FA signal,the ampli?er is optimized at25W average output power. The drain ef?ciency and ACLR measured at the power are 33%and-41dBc,which represent about 1.3%and3dB improvements,respectively,compared to the Doherty ampli?er with even power drive.Additionally,the PEP of the ampli?er is about180W,while that of the comparable Doherty ampli?er is about165W.The difference of ACLR with the bias circuit optimization between lower and upper ACLR is reduced below 2dB at whole average output power range. I.I NTRODUCTION The current wireless communication systems are progressed to increase the bandwidth and number of carriers for high data rate capabilities.Besides,these systems are intended to minimize the size and the cost.In order to accomplish these requirements,the techniques that can improve the linearity and ef?ciency of the base station power ampli?er and overcome the wideband effect are hot issues in the research community. Doherty ampli?er having the high linearity and ef?ciency across the wideband signal has been studied extensively for the application[1]-[5]. A2.14GHz high power Doherty ampli?er with wideband and high power has been reported[1]-[4].The reference[1] delivers excellent ef?ciency performances,but have a problem to improve the linearity over broad power levels.The problem is caused by the undesired characteristics,such as the memory effect related to wide bandwidth and incomplete modulation due to the under-driving of the peaking ampli?https://www.wendangku.net/doc/b714169062.html,ually,in a conventional Doherty ampli?er,the load impedances of both cells cannot be fully modulated to the optimum impedance and the peaking cell cannot generate full power because of the class C bias.Thus,the bias adaptation technique is a good approach to solve the problem.However,it increases the complexity due to the external control circuitry and enhances the memory effect[7],[8]. In this paper,we propose advanced design methods to solve the memory effect for wideband signal and the under-modulation problem of the conventional Doherty ampli?er. The data described in this paper show clearly that Doherty ampli?er based on the proposed methods is far superior to previous Doherty ampli?ers. II.A DVANCED D ESIGN M ETHODS OF D OHERTY A MPLIFIER The fundamental operation principle of Doherty ampli?er has been well described in previous literature[6].The am-pli?ers have two cells with identical size devices,matching circuits,and input drives.Because the peaking cell has been biased lower than the carrier cell,the current level of the peaking cell at the maximum input drive can not reach the maximum allowable current level.Thus,the load impedances of both cells can not be fully modulated to the optimized impedance,and they are larger than the optimum values.As a result,the conventional Doherty ampli?er has been heavily saturated,and it degrades linearity and produces far less power. In our earlier works,we have demonstrated that the linearity of the ampli?er is improved by IM3cancellation from the two cells at proper gate biases[5].For high power and wideband applications,it is dif?cult to improve the linearity of Doherty ampli?er due to the memory effect[1]. Therefore,we propose the following three design methods for wide bandwidth,high linearity,and high power applications; 1)Uneven power drive. 2)Individually optimized matching circuits. 3)The bias circuit optimization. First,the uneven power drive,applying more power to the peaking cell,can open the peaking cell fully and modulate the optimum load impedances completely.The ampli?ers with uneven power drive operate more linearly and produce more power than that with an even drive.Second,in an improper load modulation,the power matching circuits of both cells should be appropriately designed to have low load impedances for better linearity.Due to the lower bias point of the peaking cell,the power matching circuit of the peaking cell should be designed to have lower load impedance than that of the carrier朗文交互英语第四级答案精简完整版
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