Doherty功率放大器研究与设计

### Doherty功率放大器研究与设计 #### Doherty功率放大器原理及设计要点 Doherty功率放大器作为一种高效、高性能的功率放大技术，在现代无线通信领域扮演着极其重要的角色。尤其对于高线性度和高效率要求的应用场景，如WCDMA基站等，Doherty技术的应用更是不可或缺。 ##### 1. Doherty功率放大器原理概述 Doherty功率放大器的基本结构由两个功率放大器组成：主放大器和辅助放大器。其中，主放大器通常工作在B类或AB类模式，而辅助放大器则工作在C类模式。这种结构的特点在于，当输入信号较小时，仅主放大器处于工作状态；随着输入信号增加，到达设定阈值后，辅助放大器开始参与工作，从而实现了在整个动态范围内保持较高的效率。 - **主放大器**：负责处理大部分的信号功率，并通过90°四分之一波长线实现阻抗变换，以确保在辅助放大器工作时能够降低视在阻抗。 - **辅助放大器**：在特定条件下激活，通过提供额外的功率支持来进一步提升整体系统的输出功率。辅助放大器的加入使得主放大器的负载降低，进而能够在主放大器输出电压饱和的情况下，通过增加流过负载的电流来提高输出功率。 这种独特的设计使得Doherty功率放大器能够在回退状态下仍保持较高的效率，尤其是在峰值功率的一半左右时达到最佳效率点。 ##### 2. Doherty功率放大器的设计流程 设计一款性能优异的Doherty功率放大器，需要经历以下步骤： - **选择合适的元件**：根据设计指标（例如额定功率30W，输出增益50dB，工作频率2110～2170MHz等），选择适合的功率放大器。本案例中选择了摩托罗拉的LDMOS管MRF21060作为核心元件，该管件在最大功率工作时的总功率可达120W，回退至30W时仍能保持高效率。 - **确定静态工作点**：为了实现Doherty结构的功能，需要分别设置主放大器和辅助放大器的工作点。主放大器通常工作在AB类模式，而辅助放大器则工作在C类模式。通过静态工作点扫描，选定合适的偏置条件以满足Doherty技术的要求。 - **阻抗匹配设计**：通过精确的阻抗匹配网络设计，确保放大器能够在所需的频率范围内高效运行。这一过程包括主放大器和辅助放大器之间的匹配，以及它们与外部负载之间的匹配。 - **90°合路器设计**：设计90°相位移合路器以确保两个放大器输出信号的同相叠加。这是实现Doherty结构的关键组成部分之一，对于维持系统的整体性能至关重要。 Doherty功率放大器的设计涉及多个关键步骤和技术要点，通过合理选择元件、精细调整工作点并优化匹配网络，可以实现既高效率又高线性度的目标。这一技术在现代通信系统中展现出巨大的潜力和应用价值，特别是在追求高效率和高性能的无线通信领域。