第 1 章
4.6 雙頻 Doherty 功率放大器模擬結果
4.6.2 低溫共燒陶瓷設計被動元件網絡
除了用離散 SMD 元件做被動匹配外，我們還希冀可以用低溫共燒陶瓷製程來 設計雙頻帶 Doherty 功率放大器。主要用於設計左右手傳輸線的部分。可望減少電 路因 FR4 板材損耗和表面附著元件的損耗，得到較佳的電路性能。
(a) (b)
圖 4-23 低溫共燒陶瓷 35
下實現之左右手雙頻帶90
傳輸線之(a)透視圖和(b)佈局 圖。左右手傳輸線部分的模擬及設置，可以用理想值來設計和比對出電磁模擬後 在史密斯圖上的大小和相位。不同於 FR4 板材的地方在，在先前的 SMD 元件中實 現的左右手部分，因考慮匹配連線和 SMD 元件本身的損耗，所以以傳輸線部分代 替右手元件值來提供右手的相位變化。而在此因為可以做在低溫共燒陶瓷的製程 上面，故直接做出左右手的部分，用布局的螺旋電感和平行板電容的方式實現左 右手的相位變化。而設計的值可由 4.3 節所推導而出。實際上的設計值如表 4-8 所示:
表 4-8 雙頻帶 35
左右手傳輸線對應理想元件值。C
RL
RC
LL
L3.4 pF 2 nH 7.5 pF 4.7 nH
圖 4-24 雙頻帶 35
左右手傳輸線電路圖。圖 4-25 (a) 低溫共燒陶瓷雙頻 35
左右手傳輸線小訊號 S 參數大小及(b)S21
。上述的部分為 35
的設計和模擬結果。由圖 4-24 可以看出為 N=2 的左右手 設計電路架構。而圖 4-25 的小訊號 S 參數則可以觀察出，在 0.85GHz 和 1.9GHz 的頻帶中，的確達到匹配的效果。S21分別為-0.74dB 和-0.39dB，而在相位中也可 以達到+92.93/-85.97 的相位大小變化。而 50
的設計流程跟和 35
相同。實際上的設計布局和模擬結果如下所示:(a) (b)
圖 4-26 低溫共燒陶瓷下之 50
雙頻帶左右手90
傳輸線之(a)透視圖和(b)佈局 圖。表 4-9 低溫共燒陶瓷 50
雙頻帶左右手傳輸線對應理想元件值。C
RL
RC
LL
L2.4 pF 3 nH 5.3 pF 6 nH
圖 4-27 50
雙頻帶左右手傳輸線電路圖。55
圖 4-28 (a) 低溫共燒陶瓷 50
雙頻左右手傳輸線小訊號 S 參數大小及(b)
S21 。 上述的部分為 50
左右手的設計和模擬結果。一樣為 N=2 的左右手設計電路 架構。而圖 4-28 的小訊號 S 參數也在 0.85GHz 和 1.9GHz 的頻帶中達到匹配的效 果。S21分別為-0.74dB 和-0.45dB，而在相位中也可以達到+92.82/-88.93 的相位大 小變化。plot_vs(HB.PAE, HB.Pout)=47.88929.072 OBOPout=
plot_vs(HB.PAE, HB.Pout)=32.40323.702 plot_vs(HB.Gain, HB.Pout)
plot_vs(HB.PAE, HB.Pout)=34.67328.159 OBOPout=
plot_vs(HB.PAE, HB.Pout)=33.67423.874 plot_vs(HB.Gain, HB.Pout) plot_vs(HB.PAE, HB.Pout) plot_vs(HB.EFF, HB.Pout)
圖 4-29(a)0.85GHz 大訊號模擬部分，可看出在單頻訊號輸入中，有退回機制 的效果。在輸出功率 29dBm 時，此時有 47.9%功率附加效率，51.9%的效率。而在 輸出功率退回到 23.7dBm 時，有 35.4%功率附加效率，32.4%的效率。大約有 5-6dB 的退回大小。增益在小訊號時有 11.7dB，而在大約 22-25dBm 輸出功率下掉到只剩 11dB 的大小。
而在圖 4-29(b)1.9GHz 大訊號模擬的部分，也有退回機制的效果。在輸出功率 28dBm 時，有 34.6%功率附加效率，67.1%的效率。而在退回到輸出功率 23.8dBm 的地方，擁有 33.7%功率附加效率和 57.1%的效率。輸出功率約有 4-5dB 的退回大 小。增益部分在小訊號時有 5.7dB 大小，而在輸出功率 27dBm 時下掉到只剩 3.4dB 的大小。