高效率Doherty功放分析‘凯发旗舰厅官网’

导语射频功率放大器被普遍应用于各种无线通信设备中。在通讯基站中，线性功放占到其成本比例大约占到1／3。高效率，低成本的解决问题功放的线性化问题变得十分最重要。因此高效率低线性的功放仍然是功放研究的热门课题。

Doherty功率放大器应用于背景预示着现代无线通信技术的高速发展，通信产品早已普遍的带入了人们的生活中，对人们的影响更加大。射频功率放大器作为无线通信系统中主要器件之一，其性能对系统终端的影响根本性。无线通信系统的标准由传统的GSM标准到第三代通信标准WCDMA、TD－SCDMA、CDMA2000，以及2020-03-30 的第四代通信标准LTE（LongTermEvaluation）。信号的调制方式也随之再次发生转变，由恒正弦调制向正弦转换调制方式改变。

例如，在WCDMA中使用的OFDM正弦转换调制方式，其传输功率具有较高的均峰比，来符合最大限度的减少系统的容量。因此必须功率放大器需要在一定的功率重设中确保PA的线性度。但是传统的功率放大器在功率重设范围内的效率很低，因此，提升基站中功率放大器在功率重设中的效率显得尤为重要。

提高效率的方法有很多，Doherty功率放大器技术结构非常简单，性价比高等优势，早就沦为基站功率放大器研究的热点。当前射频功率放大器的设计于是以环绕着“高效率”、“多波段”、“低线性化”的方向发展。

Doherty功率放大器架构图1Doherty功率放大器工作原理阐述Doherty结构由2个功放构成：一个MainAmplifier（主功放），一个PeakAmplifier（辅助功放），主功放工作在AB类，辅助功放工作在B类或C类。两个功放不是轮流工作，而是主功放仍然工作，辅助功放在原作的峰值才工作。主功放后面的四分之一波长线是电阻转换，目的是在辅助功放工作时，起着将主功放的视在电阻增大的起到，确保辅助功放工作的时候和后面的电路构成的有源阻抗电阻变短，这样主功放输入电流就变小。

由于主功放后面有了四分之一波长线，为了使两个功放输入同互为，在辅助功放前面也必须四分之一波长线，借以均衡二路的振幅。如图1右图。Doherty功放工作的三个阶段Doherty技术是有源阻抗调制技术，主功放的阻抗随着信号强度的变化而变化。

从输出信号强度区分，Doherty功放的工作区域可以大体分成三个阶段：小信号阶段、中等信号阶段和大信号阶段。如图2右图。

图二1．小信号阶段在小信号阶段，由于峰值功放工作在B类或C类，信号强度足以使其工作，因此其累计，呈现出开路状态。主功放由于四分之一波长转换线将等效阻抗变成100Ω，阻抗电压增高，使主功放提早转入实饱和状态，效率提升。

2．中等信号阶段当信号渐渐强化时，辅助功放打开，有源调制效应经常出现，主功放的等效阻抗由100Ω向50Ω的方向增大（并没超过50Ω），而主功放的电压受到辅助功放抵挡维持实饱和状态，辅助功放的阻抗由开路状态向50Ω改变。此时功放由仅次于效率状态向仅次于输入状态改变，效率保持恒定（理想情况），线性有所提高。

3．大信号阶段随着输出信号的渐渐强化，辅助功放和主功放的电流减小，主功放的输入电压恒定（理想情况），维持高效率。而主功放的阻抗之后增大，输出功率减少，当辅助功放超过饱和状态时，主功放和辅助功放的电流都超过了最大值。

主功放，辅助功放阻抗皆为50Ω，输出功率超过仅次于。Doherty功放的设计1．Doherty功放的缺点和留意点前面提及了Doherty结构非常简单和效率高的特点，但它也有不能解决的缺点，增益减少，比特率增大，敏感度低。－增益减少Doherty功放和AB类功放比起，其增益减少了2－3dB，原因是辅助功放正处于C类，而末级功放的增益减少不会影响到Doherty功放设计，因此在设计自由选择推展级时，要考虑到增益减少带给的影响，多腾出设计余量。－比特率增大通过调试或者建模可以显现出，Doherty是个窄带系统，比特率小，特别是在是线性。

调试时常常找到徵好高端后，找到低端又无法符合指标拒绝。原因是电阻转换和1／4波长转换线的窄带特性造成的。－敏感度低前面提及Doherty的实质就是有源阻抗调制，两路功放相互影响程度较小，敏感度较高。

由于这种敏感度不存在，所以研发阶段应当在较为脆弱的地方腾出一些可调试的部分（焊盘），便于生产中校正其离散性。2．Doherty功放设计要点功放主要是由功放管，偏置电路，给定电路三部分构成，注目的要点是效率，线性，稳定性。

－稳定性不平稳是功放设计中较为避讳的事情。轻则杂散大，轻则无法长时间工作。

比如自激，火烧LDMOS管等。只不过不平稳就是放大器变为了振荡器。设计时可以通过如下措施展开防止。

－偏置电路对系统及处置办法使用1／4波长微带线和去耦电容的方法制止对系统电路的构成。PCB板和地平面的要有充足多的螺钉相同，并且在功放管附近确保较好短路。－结构分腔设计单个腔体中增益过低更容易引发空间的耦合，砖墙板影响较小。

单个腔体内的增益最差大于30dB，过低的增益必须分腔设计，两路之间要用金属隔挡，尽可能宽，盖板上减少屏蔽条，有效地阻隔增大相互影响。－两级级间的考虑到在必要级联时，放大器间的影响是不能避免的。

即使单级放大器是平稳和指标较好的，但级联效果不一定就好，这时就必须减少隔离器或者电阻波动网络。3．Doherty功放的设计思路－按照AB类功放的方法设计输入输出给定。－按照Doherty的架构人组两路功放，并再加offset线。

－在整体架构上调整各offset线的长度以构建高效率和低线性。

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