高數據速率移動通信系統需要提供高能效的RF功率放大器（PA），以幫助降低網絡的運營成本。

這是一個挑戰，因為最新蜂窩標準中使用的複雜調製方案具有高峰值平均功率比（PAR），這反過來要求發射機PA的高平均效率。許多PA架構都有一個“最佳點”，它們可以最有效地運行，並且在遠離該點的情況下以低得多的效率運行。因此，實現高平均效率意味著構建在各種操作條件下都能高效的PA架構。

我們已經看到了一些有前途的方法來構建這樣的PA，在Doherty中使用GaN晶體管和異步架構。如果在不增加PA板的尺寸或複雜性的情況下更有效地控制終止發射信號的高次諧波的方式，我們認為可以實現更高的效率。

我們的方法使用諧波匹配的GaN晶體管和準負載不敏感（QLI）架構，以實現標準RF封裝中E類放大器的效率。該方法提供高效運行。儘管Doherty和異步PA架構調整其負載的方式。

提醒一下，圖1顯示了簡化的Doherty PA架構。

圖1：簡化的Doherty PA架構

圖2簡化的異相PA架構

使用QLI技術構建更高效的PA
我們使用E類放大器的有限電感實現，從簡單的電路結構實現高效率。隨著負載網絡元件和輸入參數之間的關係作為諧振因子q = 1 /ω√LC，通過L和C的函數而變化，出現了許多工作模式，如圖3所示。

圖3：準負載不敏感的E類PA，具有有限的直流饋電電感L和低通LC部分（L1C1）及相關波形

在q = 1.3時，PA進入E類工作模式，在各種負載電阻範圍內提供最佳效率 - 這是使用動態負載調製的系統所要求的。

在標準RF封裝中，尺寸和成本限制僅允許簡單的匹配網絡拓撲。串聯電容器在內部特別難以實現。因此，我們得到了功能相同的變換低通LC部分（L1C1），如圖3的下半部分所示。

由於高次諧波在封裝內部匹配，傳統的基本負載牽引系統足以實現最佳效率，最大輸出功率和退避（例如，6dB）的最佳阻抗。測量數據顯示最大輸出功率和效率在放大器史密斯圓圖的實軸上對齊。對於增加的實際負載部分，輸出功率降低時保持峰值效率，這表明在負載調製期間實現峰值效率所需的二次諧波阻抗不受影響。此屬性對於提高Doherty和異相PA的平均效率非常有用。

將QLI技術應用於E類Doherty PA設計
我們對封裝器件的功率和效率的負載牽引測量表明它具有λ/ 4內部信號旋轉。在Doherty PA的負載網絡設計中可以考慮這種內部旋轉，因此不必在輸出端添加補償線。封裝引線所需的基本負載阻抗也足夠高，可以直接連接Doherty組合器而無需額外的匹配網絡。

高次諧波在封裝內終止的事實意味著Doherty PA的負載網絡可以簡單，緊湊，並且不需要更高的諧波匹配。此外，主器件偏置在AB類模式，而峰值器件在C類模式下偏置其靜態電流以確保傳統的Doherty操作，因此當硬驅動時，器件將進入類E操作。

將QLI技術應用於雙輸入，混合模式異相PA設計
混合模式異相設計如圖4（b）所示。通過將電氣長度調整±Δ，而不是增加消耗區域的分流電納，將Chireix補償結合到兩個分支中。 Δ的值確定所需的異相補償角。

對於混合模式異相操作，使用相位和輸入功率控制的組合來實現最大的漏極/ PAE效率與功率回退。用於實現最佳效率響應的驅動器配置文件存儲在查找表中。這意味著異相功率放大器可以避免在較大的異相角處產生明顯的效率/增益滾降，從而保持其高的陣容效率。

QLI PA架構在實踐中
我們使用雙輸入測量設置測試了這兩種PA架構，該設置可以掃描信號的輸入相位和幅度。這些設備沒有被推入高壓縮狀態，以避免在連續波浪操作時過熱。這意味著調製信號的峰值功率至少比靜態測量輸出功率高1dB。矢量切換通用記憶多項式方法用於線性化。優化的數字預失真策略應該提供更好的線性化。

結論

這項工作表明，通過終止RF封裝內的高次諧波，可以構建基於負載調製的高效功率放大器。這種方法還意味著功率組合網絡可以簡單緊湊。

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