无线通信中的可重构连续型功率放大器技术研究

With the large-scale commercial of 4G Communication and rapidly evolving of Mobile Internet, and also the rapid development of 5G communication technology, many wireless communication systems with different modes will coexist in a long time. Consequently, multi-band multi-mode terminal and access equipments are indispensably employed, and grand challenge is imposed on RF devices in the physical layer. To meet the multi-band multi-mode requirement, the technologies for designing RF power amplifiers with compact size and low energy consumption need to be urgently enhanced. It is the reconfigurable continuous RF power amplifier that has the dominate advantage compared with other multi-band multi-mode RF amplifiers. The reconfigurable RF power amplifier are with the advantages of reconfiguration and flexibility, and the continuous RF power amplifiers have the characteristics of high PAE (Power Added Efficiency) and high output power within an octave band. By combining the reconfiguration technology with the continuous RF power amplifier mode, the designed reconfigurable continuous RF power amplifier can achieve the trait of reconfigurable operation band, high PAE and high output power. The combined technology will diminish the size of RF power amplifier module, reduce the cost and energy consumption, thus it will make the multi-band multi-mode RF amplifiers have bright prospect. Therefore, it is essential to meticulously study the reconfigurable RF power amplifier technology, continuous RF power amplifier technology and their combination. In this project, the three aspects will be carefully investigated to gain design method and theory of reconfigurable continuous RF power amplifier, to promote the application domain of multi-band multi-mode RF amplifiers, and to enhance the development of wireless reconfigurable transceiver.

随着4G通信的大规模商用和移动互联网的兴起，以及5G通信技术的快速发展，未来相当长的一段时间内，多种制式的通信系统将共存，多频段多模式的终端和接入设备已然是市场的必然选择，底层的射频设备面临着巨大考验，尤其是现阶段能适应不同制式，可工作在不同频段的多频段、多模式射频功放技术亟待加强。在众多解决方案中，利用可重构功放技术和连续型功放技术实现的可重构连续型多频段多模式射频功放最具优势。可重构功放技术具有可重构性和灵活性的优点，连续型功放技术具有能够实现在一个倍频程带宽内的高输出功率和高功率附加效率的优点，若将两者结合，则既可以获得较好的带宽可重构特性，又可以获得较高的功率附加效率和输出功率，极大地发挥多模式多频段功放的优势，降低射频功放模块的体积、成本以及功耗。因此，本项目拟对可重构功放技术和连续型功放技术的交叉融合开展研究，完善可重构连续型功放理论，促进多频段多模式射频功放的应用和无线可重构

在本课题研究过程中，结合项目申请书中的研究内容，对可重构连续型BJ类功放的研究与设计、可重构连续型F/F-1类功放的研究与设计、可重构连续型Doherty功放的研究与设计、可重构多频带带通滤波器技术和晶体管建模技术等方面进行了深入研究，对滤波器设计技术和可重构天线技术进行了拓展研究，并取得了一系列研究成果。.1. 在可重构连续型功放设计方面，结合BJ类功放、F/F-1类功放和Doherty功放，对频率可重构技术、带宽可重构技术和效率可重构技术等进行了深入研究，即：宽带高效率线性化功放、带宽和中心频率可重构连续型BJ类功放、效率可重构连续型BJ类功放、带宽可重构连续型F类功放、效率可重构连续型F类功放、效率可重构连续型F-1类功放、频率可重构连续型Doherty功放和带宽可重构连续型Doherty功放。特别地，结合动态负载调制技术，在效率可重构功放方面取得了一系列理论化成果。.2. 在可重构多频带带通滤波器方面，提出了一种具有双频段和三频段带通滤波特性，同时第二频带可电调谐、具有高选择性以及结构尺寸紧凑等特征的双频段和三频段带通滤波器。.3. 在功率管的寄生效应方面，开展了GaN HEMT器件建模技术研究，提出了一种应用于非对称型GaN HEMT器件的参数提取技术和小信号建模方法，该方法可用于功率管的寄生参数提取，从而评估寄生效应对功放性能的影响。.4. 在高隔离紧凑型功率分配器设计方面，提出了一种新型加载DGS的SIW功分器设计，有效提高了SIW功分器输出端口的隔离度，具有低损耗、占据电路面积较小的优点。.5. 在高选择性紧凑型带通平面滤波器设计方面，对基于SIW和带线混合结构的小型化滤波器设计、三阶交叉耦合滤波器设计、四阶交叉耦合滤波器设计和基于SIFW混合耦合结构的滤波器设计等进行了深入研究，将四阶QMSIW和CPW混合结构应用于交叉耦合滤波器的设计方法以及SIFW混合耦合结构等。.通过本项目的研究，项目组共发表论文17篇，其中SCI检索10篇，并申请专利3项。完成情况超过申请书中发表论文8篇（4篇SCI），申请3项专利的预期。