尹希雷 李军 代法亮 文化锋 刘太君

【摘  要】为了进一步提高射频功放的输出能力，基于GaN HEMT功率器件，采用平衡式结构设计了一款工作频率为3.3 GHz—3.6 GHz的高效率逆F类Doherty结构射频功放。参照功放管的寄生参数等效电路网络，为获得逆F类功放理想的开关特性，设计了具有寄生参数补偿作用的谐波控制网络来抑制功放输出端的二次、三次谐波，同时结合Doherty功放结构特点，使其在6 dB功率回退的情况下仍具有较高的输出效率。仿真后，可得到其在3.3 GHz～3.6 GHz工作频带内的输出功率在40.4 dBm～41.8 dBm内，PAE为66%～77%，最大DE达到82.6%，功率回退6 dB处，功放的DE仍在69%左右，增益平坦度约为±1.5 dB。

【关键词】逆F类;Doherty;寄生补偿;谐波控制;高效率

In order to further improve the output capability of RF power amplifier， this paper uses GaN HEMT power device and adopts balanced structure to design a high efficiency inverse F-class Doherty RF power amplifier with the working frequency of 3.3-3.6 GHz. According to the parasitic parameter equivalent circuit of the power amplifier tube， the inverse-F harmonic control network with parasitic parameter compensation is designed to suppress the second and third harmonics of the output end of the power amplifier， and the combination with the structural characteristics of Doherty amplifier achieves the high output efficiency of the inverse-F power amplifier even with the 6 dB power back-off. After the simulation， the output power of the amplifier in the working band of 3.3-3.6 GHz is 40.4-41.8 dBm， the PAE （power added efficiency） is 66%-77%， the maximum DE （drain efficiency） is 82.6%， the DE of the amplifier is still about 69% with 6 dBm power back-off， and the gain flatness is about ± 1.5 dB.inverse class-F; Doherty; parasitic compensation; harmonic control; high efficiency

0   引言

无线通信技术的发展日新月异，特别是当下5G技术的推进，要求通信系统具备应对高频谱利用率和高速数据传输的能力。为了保持较高的效率且拥有较好的线性度，对功率回退后仍然具有较高效率的逆F类Doherty功放（PA， Power amplifier）的研究具有十分重要的价值[1-2]。

目前，无论是针对开关功放或是Doherty结构功放的研究都已发表了诸多成果，但是关于面向5G频段将逆F类功放与Doherty结构功放相结合的文献相对较少。同时，随着微电子技术的不断进步，以GaN为代表的第三代半导体工艺因其具有高电子饱和漂移速度、高击穿电压、更高的功率密度等优点[3-4]，颇受业内人士好评。致使相同功率下，基于GaN工艺的HEMT能够极大地缩小尺寸，节约空间。同时，其匹配电路设计更加容易，大大降低了开关损耗，提高了开关切换速度和切换效率[5]。……