Page 46 - MWJC_JanFeb2019_eMag

TechnicalFeature 技术特写

基于GaN HEMT的1.8至2.7GHz、

200W高效率Doherty型蜂窝信号放大器

200 W High Efficiency 1.8 to 2.7 GHz GaN HEMT Doherty Amplifiers for Cellular

James Wong、Andrei Grebennikov和Naoki Watanabe，Sumitomo Electric Europe Ltd.；
Eiji Mochida，Sumitomo Electric Industries Ltd.

根据下一代4G/5G通信系统的要求，发射机的关键部件无线电发射器以及功率放大器
需要以高效率运行在一个宽频段内，来实现多频段多标准的并行。随着系统带宽和数据
速率的增加，又因为瞬时发射功率的变化范围广、速度快，发射信号便具有峰均功率比
（PAPR）高的特性。对于工作在宽频段的器件而言，能在最大输出功率和较低功率水平
下都以高效率运作这一点非常重要，通常需要回退6dB或以下。同时，还要能覆盖到针对
4G/5G系统的不同3GPP LTE-Advanced频段，其信道带宽最高可达40MHz：包括0.7到1GHz
的三频段（SMH、CLR、GSM），1.8到2.2GHz的三频段（DCS、PCS、IMT），2.1到
2.7GHz的双频段（IMT及IMT-e）亦或是1.8到2.7GHz的多频段。通过采用GaN HEMT技术
以及创新的Doherty架构，能够实现50%至60%的平均效率，输出功率最高可达200W，从而
显著降低了发射器的成本、尺寸及功耗。

对 于具有四分之一波长阻抗变换器和四分之 带性能，输出网络可以由两个低阻抗变换比的
2
一波长输出合成器的传统Doherty放大器来
四分之一波长阻抗逆变器来组成。 针对宽带合
说，在1.5到2.14GHz的频率范围内，从饱和输 成，可以用具备不同特性阻抗及电长度的多段
出功率处回退6到7dB至43dBm都能测得功率附 传输线来替代固定特性阻抗的四分之一波长输
1
加效率为31%。 为提高传统Doherty放大器的宽 出传输线，从而得以覆盖2.2到2.96GHz的频率范
MLIN
ID=TL13
IND W=6.3 mm
ID=L8 L=1.55 mm
(a) L=0.05 nH MSUB=MSUB2
MLIN MLIN MLIN MLIN
ID=TL11 ID=TL12 ID=TL10 ID=TL9 PORT
PORT W=0.3 mm IND W=0.45 mm W=2.01 mm W=3.32 mm IND 2 Drain P=2
P=1 L=1.55 mm ID=L6 L=2.544 mm L=2.487 mm L=1.875 mm ID=L2 SUBCKT Z=50 Ohm
Z=50 Ohm MSUB=MSUB2 L=0.1 nH MSUB=MSUB3 MSUB=MSUB3 MSUB=MSUB3 L=0.0995 nH 1 ID=S1 MSUB
NET=*SEDI_GaN_HEMT*
Vdq=50 Er=10
Gate Remove_BW_Inductance=1 H=0.5 mm
T=0.002 mm
0 3 Temperature=25 Rho=1
Source self_heating=0 Tand=0.0001
Ugw=2.7e-3 ErNom=10
N=6
–10 Name=MSUB2
IND MSUB
ID=L5
|S 11 | (dB) –20 L=0.00639 nH Er=250
H=0.16 mm
T=0.002 mm
PORT Rho=1
–30 P=3 Tand=0.001
Z=50 Ohm ErNom=250
Name=MSUB3
–40
1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800
Frequency (MHz)
(b)
图1：封装器件的等效电路（a）及|S 11 |性能（b）。
44 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 Jan/Feb 2019