The Doherty Power Amplifier

Non

3-Way Doherty Power Amplifiers: Design Guidelines and MMIC Implementation at 28 GHz

This article presents the design strategy and the implementation of a three-way Doherty power amplifier (DPA3W) to enhance the efficiency at deep power back-off. Theoretical design equations are derived, based on which design charts are drawn to explore the available design space, accounting for practical constraints related to the available technology and selected application. The proposed design strategy is demonstrated by the design, fabrication and experimental characterization of a three-way multistage Doherty amplifier optimized for efficiency peaks at 6 and 12 dB back-off. The amplifier is realized on the WIN Semiconductors 150 nm GaN-SiC high-electron-mobility transistor (HEMT) monolithic process at 28 GHz, targeting 5G applications. The prototype achieves saturated output power in excess of 34 dBm and power added efficiency of the order of 15% from 6 to 12 dB back-off, demonstrating competitive performance and a good agreement between simulations and measurements, thus validating the approach

The Switched Mode Power Amplifiers

Non

A design strategy for AM/PM compensation in GaN Doherty power amplifiers

This paper presents the theoretical analysis of phase distortion (AM/PM) mechanisms in Gallium Nitride (GaN) Doherty power amplifiers (DPAs) and a novel approach to optimize the tradeoff between linearity and efficiency. In particular, it is demonstrated how it is possible to mitigate the AM/PM by designing a suitable mismatch at the input of the active devices, based on the identification of constant AM/PM and gain contour circles. The proposed theory is experimentally confirmed by source- and load-pull measurements and further validated through the design and realization of a 7 GHz 10 W DPA based on GaN monolithic technology

Studio, progettazione e realizzazione di amplificatori di potenza per applicazioni wireless

Questo lavoro di ricerca copre diversi aspetti riguardanti gli amplificatori di potenza a RF per applicazioni di comunicazione wireless. Lo scopo ultimo è quello di fornire delle valide e ripercorribili linee guida, con basi sia teoriche sia pratiche, per la progettazione e realizzazione di PA capaci di rispondere efficacemente alle sempre più stringenti richieste di sistema in termini di linearità, efficienza di conversione, purezza spettrale, ecc. La linea guida tra i diversi argomenti trattati è quella della ricerca di metodologie di progetto e topologie circuitali per PA che mirino alla massimizzazione della loro efficienza di conversione e, allo stesso tempo, capaci di descrivere come quest’ultima influenzi il contrastante aspetto legato alla loro linearità. In questo contesto, si sono sviluppati diversi studi teorici su come e quanto sia possibile migliorare le prestazioni ottenibili dai PA più comunemente usati in applicazioni con segnali ad inviluppo costante, quali ad esempio il Classe E e quelli a manipolazione armonica, e su come essi possano essere efficacemente sfruttati in applicazioni che invece fanno uso di segnali ad inviluppo variabile, tramite la loro integrazione in architetture di PA. Inoltre, parte importante di questo lavoro di tesi ha riguardato l’amplificatore Doherty, indicato ormai da tutti come la soluzione più efficace per rispondere alla necessità di un’elevata efficienza di conversione per ampi intervalli di potenza d’uscita (elevati valori di PAPR). In questo caso il lavoro svolto ha riguardato lo sviluppo di un nuovo approccio teorico capace di descrivere e predire in modo rigoroso il principio di funzionamento di questo PA in funzione del livello del segnale al suo ingresso, che ha portato alla determinazione di un set di equazioni che ne permettono una rapida ma accurata progettazione CAD.This research work covers different aspects related to power amplifiers for RF wireless applications. The aim is to provide useful theoretical and practical guidelines on how to design PA able to meet the stringent requirements of new wireless system in terms of linearity, conversion efficiency, spectral purity etc.. The thread between the different topics is the research of theoretical methodology to maximize the PA conversion efficiency and, at the same time, able to describe how it affects the contrasting aspect regarding their linearity. In this context, we have developed several theoretical studies to investigate the possibility to improve the performance achieved by the more commonly used PA, such as the Class E and the ones based on the harmonic tuning approach. In addition, a relevant part of this thesis is dedicated to the Doherty amplifier. In this case, the work has been focused on the development of a new theoretical approach able to describe the DPA principle of operation as a function of the input