宽带Doherty功率放大器及其可线性化技术研究

In recent years, along with the rapid evolution of communication systems, it is becoming more and more difficult for communication operators to acquire continuous frequency band. In this background, conventional narrow-band Doherty power amplifiers which are widely used in commercial communication base-stations cannot provide the flexibility needed by future base-station transmitters. It can be imagined that if Doherty power amplifiers can be designed with improved RF bandwidth along with improved simultaneous bandwidth, the structure of base-station transmitters can be significantly simplified. The current project will be focused such broadband Doherty power amplifiers which can support ultra wide-band massive carrier aggregation signals. The project contains three main goals: the improvement of Doherty power amplifiers’ RF bandwidth, the improvement of power amplifiers’ simultaneous bandwidth, and the improvement of power amplifiers’ linearizability. Based on the technologies developed from this project, broadband Doherty power amplifiers with improved linearizability can be realized, which is important both theoretically and economically.

随着通信技术的发展，频谱资源日趋紧张，这一背景下未来通信运营商将分散在宽广的频段上的大量载波聚合起来用于提供通信服务将成为一种常态，这对基站中的射频发射机带来了严峻的挑战。当前广泛应用于通信基站发射机的传统Doherty功率放大器受射频带宽和瞬时带宽的限制，难以提供下一代基站发射机所需的灵活性。可以设想，如果Doherty功率放大器能够兼具宽的射频带宽和宽的瞬时带宽，能够在广阔频段上任意个数、任意频率上的载波的并行激励下良好工作，那么基站发射机的结构就可以得到大大的简化。本项目即聚焦于这种可支持大规模载波聚合调制信号的宽带Doherty功率放大器，并围绕着Doherty功率放大器的射频带宽扩展技术、功率放大器的瞬时带宽扩展技术，以及功率放大器在宽带调制信号激励下的可线性化技术三个方面的研究内容而展开。基于本项目的研究成果，可以显著的提升下一代通信基站的灵活性，具有重要的学术和应用价值。

近年来，移动通信技术飞速发展，近期得到批准的第五代移动通信（5G）新空口(NR)标准为5G的大规模商用拉开了序幕，同时下一代移动通信B5G（Beyond 5G）的研究工作也提上了日程。为了满足用户日益增长的需求，以5G和B5G为代表的新一代无线通信系统均要求更大的带宽以提供更高的传输速率。这一背景下，未来通信运营商将跨频段的大量载波聚合起来用于提供通信服务将成为一种常态，这对基站中的射频发射机带来了严峻的挑战。当前广泛应用于通信基站发射机的传统Doherty功率放大器受射频带宽和瞬时带宽的限制，难以支持新一代的跨频段载波聚合无线通信基站发射机。可以设想，如果功率放大器能够兼具宽的射频带宽和宽的瞬时带宽，能够在广阔频段上任意个数、任意频率上的载波的并行激励下良好工作，那么跨频段载波聚合基站发射机的结构就可以得到大大的简化。此外，随着软件定义无线电（SDR）、宽带电台、电磁兼容性（EMC）测试设备、电子对抗系统等新兴超宽带应用的快速发展，能够在多个倍频程上宽带工作的多倍频程功率放大器受到了广泛的关注。然而，当功率放大器的带宽超过一个倍频程之后，基频和谐波频率会出现重叠，使得传统的谐波调谐技术时效，对功率放大器的设计带来了严峻的挑战。本项目的研究工作即聚焦于可用于现代通信基站与宽带应用的宽带高效功率放大器，围绕着Doherty功率放大器的带宽扩展技术、多倍频程功率放大器技术、功率放大器的谐波消除技术而展开。基于本研究成果，可以有效的支持新一代跨频段载波聚合基站与宽带应用，具有显著的学术和应用价值。