适用于5G应用的宽带GaAs HBT多赫蒂功率放大器，采用集总补偿网络和输入相位校正技术

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：Broadband GaAs HBT Doherty Power Amplifier Using Lumped Compensation Network and Input Phase Correction for 5G Applications

本文提出一种基于GaN HBT的宽带Doherty功率放大器，采用集总补偿网络和输入相位校正技术，覆盖5G n77/n78频段（3.1-4.3GHz），实现高PAE（39.54%-46.51%）和小信号增益（22.19-25.30dB），在6dB OBO时仍保持30.84%-34.95%的效率，经DPD后ACPR优于-45.2dBc，适用于5G终端设备。

　　

摘要：

本文介绍了一种用于5G应用的宽带砷化镓（GaAs）异质结双极型晶体管（HBT）Doherty功率放大器（DPA），该放大器采用了集总补偿网络（LCN）和输入相位校正技术。LCN与集成阻抗逆变器结合使用，以提高在宽频率范围内的输出功率回退（OBO）效率。为了解决LCN在饱和状态下导致的过驱动问题，分析了不同的输入相位策略，并引入了一种基于片上耦合器的输入相位校正网络，以保持载波路径与峰值路径之间的恒定相位差。该DPA采用2 μm GaAs HBT工艺制造，在3.1-4.3 GHz频段内实现宽带工作，分数带宽超过32%，覆盖了5G的n77和n78频段。测量结果显示，其饱和输出功率为32.73-33.77 dBm，饱和功率附加效率（PAE）为39.54%-46.51%，小信号增益为22.19-25.30 dB。在6 dB OBO条件下，DPA的PAE仍保持在30.84%-34.95%。当使用100 MHz带宽、64-QAM信号（PAPR为5.6 dB）进行测试时，经过数字预失真（DPD）处理后，DPA的平均PAE达到34.3%，相邻信道功率比（ACPR）优于-45.2 dBc，展现了其在宽带5G终端应用中的潜力。

引言

无线通信技术的快速发展，尤其是5G新无线电（NR）标准的出现，对功率放大器（PA）的性能提出了越来越严格的要求。作为无线发射机中耗电最多的组件，现代PA必须同时具备高效率、宽带宽和优异的线性度，以支持高数据速率传输和复杂的信号调制方案。5G系统中对数据速率提升和网络容量扩展的需求不断增加，这要求采用复杂的信号调制技术，但由于这些信号具有较高的峰均功率比（PAPR）特性，给PA的设计带来了巨大挑战。这一技术要求PA在输出功率回退（OBO）区域内高效运行，同时保持最佳性能，从而在实际应用中提高整个系统的效率。