线性化Doherty功率放大器的设计
Doherty 功率放大器
Doherty 功率放大器现代无线通信系统在增加带宽和增加高速率数据传输应用的载波数方面已经做出了很大的进步。
记忆效应使有较宽瞬时带宽的高功率放大器的设计非常困难。
除了要考虑带宽之外，无线传输系统像CDMA2000，宽带码分复用（WCDMA ），直角频分多路器等的瞬时传输功率非常宽又非常迅速，加载了高峰均比的信号。
系统的基站功放需要高线性来无失真的放大高PAR 信号源。
为了满足线性要求，功率放大器通常以A 类或AB 类模式偏置，并且必须工作在输出峰值大量反馈回来的状态。
对现代无线通信系统的功率放大器的另一个要求是高效率。
随着通信系统尺寸和成本的下降，冷却系统应该逐渐变得简单而且体积小，这就要求功放的效率高。
由于back-off 操作，基站功放的效率非常低，让效率提高的技术变得越来越重要。
要求在很宽的瞬时带宽范围内高效和满足线性的基站功放设计技术已经成为一个热门话题。
在本文中，我们向大家展示能够满足这些高要求的Doherty 功率放大器。
我们介绍它的工作原理，包括线性和效率的改善，和放大器的基本电路配置。
还描述了在很宽的频带范围内进行操作和改善线形的最先进的设计方法。
为了认证需要，Doherty 功率放大器采用径向扩散氧化物半导体晶体管和测量的WCDMA 4FA 信号。
这些结果显示Doherty 放大器在带宽，效率和线性要求方面是基站功率放大器的首选。
Doherty 放大器操作Doherty 放大器是1936年由.W.H. Doherty 首先提议的。
最初的Doherty 放大器包括两个放大管和一个阻抗倒相网络。
就像[3]中详细介绍的，使用RF Doherty 放大器之后RF 功率放大器的效率提高了。
这个放大器由一个载波放大器和一个峰值放大器组成。
输出负载通过阻抗倒相器（四分之一波长传输线）连接到载波放大器再直接通到峰值放大器。
图1（a ）显示的是分析Doherty 功率放大器的运算图。
两个电流源表示放大器。
高效率Doherty放大器的设计与仿真
高效率Doherty放大器的设计与仿真
陈新民;宋开宏;廖同庆
【摘要】效率和线性度是功率放大器的两个重要指标,影响着整个系统的性能.通过比较各种提高效率的方法中,选择结构简单的基于Doherty技术的功率放大器来实现.首先介绍了Doherty功率放大器的基本工作原理,然后选用飞思卡尔的
MRF6S21140H芯片,应用微波仿真软件ADS设计了频段在2110～2170MHz的高效率Doherty功率放大器,得出其效率和增益曲线,最后通过和同样管芯的AB类功率放大器的效率做比较和分析,得出Doherty功率放大器的优势所在.
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2011(000)007
【总页数】5页(P66-70)
【关键词】效率;Doherty;功率放大器;飞思卡尔
【作者】陈新民;宋开宏;廖同庆
【作者单位】安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,合肥,230039;安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,合肥,230039;安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,合肥,230039
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.7。
Doherty高效功率放大器的设计
Abstract : Base on the Doherty technique , a power amplifier with high efficiency operating from 2 010 to 2 025 MHz was designed and realized1 An optimal bilateral2pull method was used to increase efficiency of the single power amplifier1 Source2pull and load2pull simulation of the transistor were used to obtain the optimal match network , and the Doherty power amplifier was optimized1 The simulation result shows that in high PAR signal , the PA E (power added efficiency) of the Doherty power amplifier has 10 % increase compared to traditional balanced class AB power amplifier1 The experimental testing result are PA E 30 % , gain 919 dB. The power amplifier configuration is simple and it can be used in wireless communication1
(a) Doherty 功放的实测效率
3 实验验证和测试结果分析
311 板材的选择 对于一般的 RF 板材 , 其介电常数会随着放大
线性化Doherty功率放大器的研究
Ｅｌｃ ｒ ｉ ｉ ＆ Ｔ ｈ． ｅ ．１ ｅ ｔｏｎｃ Ｓｃ． ｅｃ ／Ｓ ｐ ５． ２ ２ ０１
线 性 化 Ｄ 功 率 放 大 器 的 研 究 ｏ ｒ ｈ ｔ ｅｙ
陈Hale Waihona Puke 摘琛 ，杨 民武
２０ ０ ） ３０ ９
（ 合肥 工业 大学 电子科学 与应用物理学 院，安徽 合肥
要 阐述 了线 性 化 功 率放 大 器 的发 展 过 程 。利 用 Ａ Ｓ进 行 Ｄ ｈｒ Ｄ ｏ ｅ ｙ功 放 的 仿 真 分 析 ，设 计 了一 种 多 个放 大 器 ｔ
并 联 的 Ｄ ｈ￣ ｏｅ ｙ功 放 电路 ，并 与 经典 的 Ｄ ｈ￣ ｏｅ ｙ功放 比较 效 率 的 高 低 。 研 究 结 果 表 明 ，此 多级 并联 Ｄ ｈｒ ｏｅ ｙ功 放 电 路 比 ｔ
线 性化 技术 发 展 到 现在 ， 已经 出现 了各 种 线 性 化
技 术相 互融 合 的趋 势 。如前 馈技术 的载 波消 除环 路 中
１ Ｄｏ ｅ ｔ 功 率 放 大 器 ｈ ｒ ｙ
Ｄ ｈｒ ｏｅｔ 率 放 大 器 技 术 指 标 如 下 ： 率 范 围 ｙ功 频
就会 涉 及到 预失 真 技 术 ， 而预 失真 技 术 中也 加 入 了 反 馈技 术 的理 念 。线性化 技术 和数字 信号 处理 技术 也 紧
２ ０ Ｈ ≤厂 ． Ｈｚ功率 电平 Ｐ ＞ ０ｄ ｍ； 出功 ．５Ｇ ｚ ≤２ １Ｇ ； Ｂ 输 １４
率 １ ， Ａ ≥ ３ ％ ； 益 ≥ ９ ｄ 三 阶 交 调 ≤ ０Ｗ ＰＥ ０ 增 Ｂ；
一
密 结合 起来 。预 失真线 性化 法是 在功放 前加 入 预失 真 器 和功 放元 件级 联 ， 线性 失真 功能 内置于 数 字 、 码 非 数 基 带信 号处 理域 中 ， 其与 功放 展示 的失真 数量 相 当 ， 使 但 功 能效果 却相 反 ， 而抵 消功放 的非 线性 ， 功放 呈 进 使 线性 特性 的方 法 。将 这 两个 非 线 性 失 真 功 能相 结 合 ， 便可 以实 现 高 度 线 性 、 失 真 的 系 统 … 。 （ ） 失 真 无 １预
doherty功放工作原理
doherty功放工作原理Doherty功放工作原理Doherty功放是一种高效率功率放大器，它在无线通信系统中广泛应用。
它的工作原理基于用于放大无线信号的两个功率放大器的组合。
Doherty功放的设计旨在提高功率放大器的效率，同时保持信号的线性度和带宽。
在传统的功率放大器中，通常使用一个单一的放大器来放大输入信号。
然而，这种设计在高功率输出时会导致低效率。
为了解决这个问题，Doherty功放采用两个功率放大器，分别称为主放大器和辅助放大器。
主放大器负责处理输入信号的大部分功率，而辅助放大器则负责处理输入信号的低功率部分。
这样，主放大器可以在高功率输出时提供高效率，而辅助放大器则可以在低功率输出时提供更高的效率。
Doherty功放的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 输入信号经过功率分配器分为两路，一路进入主放大器，一路进入辅助放大器。
2. 主放大器负责放大输入信号的高功率部分。
为了提高效率，主放大器采用了一种特殊的调制技术，称为压缩。
3. 辅助放大器负责放大输入信号的低功率部分。
为了提高效率，辅助放大器采用了一种特殊的调制技术，称为增益。
4. 主放大器和辅助放大器的输出信号通过一个功率组合器进行合并，得到最终的输出信号。
Doherty功放的设计旨在提高功率放大器的效率。
通过合理的功率分配和调制技术，Doherty功放可以在高功率输出时提供高效率。
与传统的功率放大器相比，Doherty功放可以将功率放大器的效率提高到更高的水平。
除了高效率，Doherty功放还具有良好的线性度和带宽特性。
由于信号被分为两个部分分别放大，Doherty功放可以避免信号失真问题。
同时，Doherty功放还可以在宽带信号放大时保持高效率。
Doherty功放是一种高效率功率放大器，它通过使用两个功率放大器的组合来提高功率放大器的效率。
其工作原理基于合理的功率分配和调制技术，以提供高效率、良好的线性度和带宽特性的信号放大。
宽带Doherty功率放大器的理论和设计
摘要 ： 从Ｄ ｏ ｈ ｅ ｒ ｔ ｙ功 率放 大器 的基 本 原理 出发 ， 导出 Ｄ ｏ ｈ ｅ ｒ ｔ ｙ功 率放 大 器设 计 的关键 参 数 Ｏ ／ ， 并 给 出该参 数 同 系统信 号 的峰 均 比、 主峰 管之 间的 功率 比、 功 率放 大器 阻抗 参数之 间的关 系。根
据 对该 参数 的物理 关 系及 传 统 Ｄ ｏ ｈ ｅ ｒ ｔ ｙ功 率放 大 器 架构 对 带 宽 的限 制性 因素 的研 究 ， 探 索出
ｔ ｈｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍａ ｉ ｎ ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｕｓ ｐｅ ａ ｋ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｎ ｅ ｔ —
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｄｏ ｈｅ ｒ ｔ ｙ ＲＦ ＰＡ． Ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ｌ ｙ ｔ ｈｅ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ＰＡＰＲ 。
电子 信 息 对 抗 技 术 Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗａ ｒ ｆ ａ ｒ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ６ ， ３ １ （ ２ ）
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ７ ２ ２ ． ７ ５
线性化Doherty功率放大器设计
摘
要 ：结合射 频数 字预 失真技 术 和 Ｄ ｈｒ 技 术提 出 了一种 ＷＣ ＭＡ线 性化 功 率放 大 器的 设 计 ｏ ｅｔ ｙ Ｄ
方案。通过计算机 辅助设计 和 Ａ Ｓ仿真分析 ，功 率放 大 器在输 出 ３ Ｄ ５瓦（５ ４Ｂ 的情 况 下， ４ ．ｄ ｍ）
失真 两种 技术 提 出 了 ３ ５瓦 ＷＣ ＭＡ功 ｏｅｔ ｙ
实现 方案 。Ａ Ｓ仿 真分 析表 明在 功放输 出 ３ Ｄ ５瓦时 ，
ＡＬ Ｃ Ｒ达到 一５ ｄ ｃ Ｐ Ｅ达 到 ２ ％ 。 ５ Ｂ ，Ａ ７
Ｄｈｒ 功率 放大 器有 两 种 工 作 状 态 ， 图 ２所 ｏｅｔ ｙ 如 示 。当输 出 功 率 很 小 的 时 候 ， 于 图 ２所 示 的 Ａ 低 点 ， 值放大 器 没有打 开工 作 ， 值放 大器 对输 出呈 峰 峰 现 断路 。此时 功放 工 作 在 最 大 功 率 回退 ６ Ｂ以下 。 ｄ 当输 入 功率 加 大 ， 放输 出达 到最 大 功 率 回退 ５ Ｂ 功 ｄ 以上 的时候 ， 值 放 大器 才被 打 开 工 作 。 此时 峰 值 峰 放大 器线性 工 作可 以被 看 作为 一 个 受控 电流 源 厶。
维普资讯
２ ０ 耳第ａ ０７ 期
中图分 类号 ：Ｎ ０ Ｔ ７２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ９ ５２ ２０ ）３ ０５— ６ １０ —２５ （０ｒ ０ —０ ４ ０ ７
线 性 化 Ｄ ｈｒ ｏｅｔ 率 放大 器 设 计 ｙ功
耿 知 ，郭 伟
，
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｄ ｓ ｎ ｏ ｉｅ ｒｚｄ ＷＣＤ ｓｒ ｃ ： ｅ ｉ ｆｌ ａ ｉ ｇ ｎ ｅ ＭＡ ｐ ｗ ｒ ａ ｌ ｅ ｓ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｏ ｉ ｉｇ Ｒ Ｐ ｏ ｅ ｍｐｉ ｒ ｉ ｎ ｒ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｃ ｍｂｎ ｎ Ｆ Ｄ Ｄ ｉ ｆ ｏ
功率放大器的线性化技术
02 功率放大器线性化的技术 分类
前馈线性化技术
前馈线性化技术通过引入一个额外的反馈环路，将功率放 大器的输出信号反馈到输入端，与原始输入信号进行比较 和调整，以消除非线性失真。
前馈线性化技术具有较高的线性化效果，但需要精确的信 号匹配和调整，因此实现难度较大。
反馈线性化技术
01
反馈线性化技术通过将功率放大 器的输出信号反馈到输入端，并 利用负反馈原理对输入信号进行 修正，以减小非线性失真。
多项式预失真技术通过使用多项式函数来描述功率放大器的非线性特性。预失真器通过 调整多项式的系数来产生补偿信号，以抵消功率放大器的非线性。这种方法的优点是精
度高、计算复杂度低，但需要实时计算多项式函数，可能影响实时性能。
预失真线性化技术的优缺点
优点
预失真线性化技术具有较高的线性度和较低 的成本，适用于各种类型的功率放大器。此 外，由于预失真器位于功率放大器之前，因 此可以避免功率放大器内部的热损耗和可靠 性问题。
。
模拟预失真
适用于对实时性要求较高的系 统，能够快速响应信号的变化 ，但线性化效果可能略逊于数 字预失真。
前馈线性化
通过引入额外的反馈环路，降 低功率放大器的非线性失真， 适用于对噪声和失真性能要求 高的系统。
基带扩展
通过在基带信号上添加适当的 调制，改善功率放大器的线性 范围，适用于宽带信号传输系
多载波技术
通过将信号分割成多个子载波，降 低单个载波的幅度，减小非线性失 真。
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复合反馈技术则是结合前馈和反馈技术的优点， 通过引入前馈和反馈两个环节来进一步改善功率 放大器的线性度。
反馈线性化技术的优缺点
3.35 GHz线性高效率Doherty功率放大器的设计
3.35 GHz线性高效率Doherty功率放大器的设计甘德成;何松柏;亓天;史卫民;陈金虎;刘强安【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》【年(卷),期】2016(014)003【摘要】A linear high-efficiency Doherty Power Amplifier(PA) operating at 3.35 GHz is presented. The cancellation principle of the Third-order Intercept Point(IM3) in Doherty technique is adopted in order to improve the linearity of the proposed Doherty amplifier. The Doherty amplifier employs two 6 W GaN HEMT transistors namely CGH40006P from Cree to validate the proposed principle. The results shows that at the design frequency point 3.35 GHz, IM3<-30 dBc.%设计并仿真实现了一款高线性、高效率Doherty功率放大器，该功率放大器工作频率为3.35 GHz。
为了提高Doherty功率放大器的线性度，本文所设计Doherty功率放大器充分利用了载波功放和峰值功放的三阶交调分量(IM3)相互抵消的原理来提高功率放大器的线性度。
本文设计采用两枚Cree公司生产的6 W GaN HEMT晶体管CGH40006P进行仿真验证，仿真结果证明：在所设计频率点3.35 GHz，IM3<-30 dBc。
【总页数】4页(P401-404)【作者】甘德成;何松柏;亓天;史卫民;陈金虎;刘强安【作者单位】电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731; 宜宾学院物理与电子工程学院，四川宜宾 644000;电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731;电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731;电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731;电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731;电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731【正文语种】中文【中图分类】TN4【相关文献】1.高效率Doherty功率放大器的研究与设计 [J], 张麟兮;鲁新建;广阔天2.1.95GHz Doherty功率放大器设计 [J], 徐长久;孙玲玲;文进才;余志平3.3.35 GHz线性高效率Doherty功率放大器的设计 [J], 甘德成;何松柏;亓天;史卫民;陈金虎;刘强安;4.采用2阶不对称IC设计的Doherty功率放大器适用于1.8-2.2 GHz应用 [J], Sandra Gendraud;Damien Scatamacchia;Xavier Hue5.3.3～3.9 GHz宽带Doherty功率放大器的设计 [J], 王浩全;李志强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
线性化Doherty功率放大器设计
中图分类号:T N702 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)03-0045-06线性化Doherty 功率放大器设计耿 知,郭 伟(华中科技大学电子与信息工程系,武汉430074)摘 要:结合射频数字预失真技术和Doherty 技术提出了一种WC DM A 线性化功率放大器的设计方案。
通过计算机辅助设计和ADS 仿真分析,功率放大器在输出35瓦(45.4dBm )的情况下,AC LR 达到-55dBc 。
关键词:WC DM A ;射频数字预失真;Doherty ;邻近信道泄漏功率比;PAEDesign of linearized Doherty pow er amplifierGE NG Zhi ,G UO Wei(Dep artment of Electronic and I nform ation E ngineering ,Central China U niversity ofScience and T echnology ,Wuh an 430074,China )Abstract :A design of linearized WC DM A power am plifier is introduced in this paper ,combining RF DPDand Doherty techniques.By the help of com puter aided design and ADS s oftware simulation ,it presents that when power am plifier outputs 35W ,AC LR has reached -55dBcs.K ey w ords :WC DM A ;RFDPD (radio frequency digital predistortion );Doherty ;AC LR ;PAE0 引言WC DM A 采用的QPSK 调制方式和3.84MH z 的扩频码使得射频信号呈现出很高的峰均比(PAR )和快速的包络变化,这对功率放大器的设计提出了更高的线性要求。
线性宽带非对称Doherty功率放大器设计
一、引言在现代无线通信系统WCDMA、CDMA2000 及将来的4G（LTE-Advanced）通信标准中，都采用具有高峰均比(PAR)的数字调制信号如QPSK和64QAM 等宽带线性调制方式，对功率放大器的线性度提出严格的要求，同时也对功率放大器的信道带宽提出了更高的要求。
传统基站中的功放需大功率回退来满足线性度，同时功放的效率大大降低，严重影响系统的性价比。
作为一种高效率功率放大器，传统的Doherty功率放大器（DPA）可以在功率回退6dB时提供足够高的效率，但已经无法满足未来更高速无线通信系统高峰均比（>10dB）的要求。
相比之下，非对称DPA以其更大的功率回退范围正逐渐成为目前的研究热点。
本文针对国家科技重大专项课题“高效率、线性宽带功放模块”，设计了一种工作于450MHz-470MHz频段，具有4.4%信号带宽的非对称宽带DPA。
所设计的DPA在饱和功率回退9dB（40dBm）的情况下，功率附加效率（PAE）为42%，经过数字预失真改善后，相邻频道泄漏比（ACLR）<-44dBc，达到项目设计要求，可以较好地应用于未来LTE-Advanced 系统。
二、非对称Doherty功率放大器传统的DPA包括载波功放和峰值功放两个电路，载波功放通常工作于AB类，峰值功放工作于C 类，电路简化模型如图1 所示，其中载波功放和峰值功放均用压控电流源代替。
理想情况下，小信号时，DPA只有载波功放工作，由于输出电路中的阻抗变换作用，载波功放的负载阻抗增大，输出电压迅速达到最大值，效率提高至最大值；到临近点时（Vmax/2），峰值功放开启，通过负载调制作用，载波功放的负载阻抗逐渐减小，输出电流增大，由于峰值功放此时效率较低，DPA总体效率略为降低；当输入信号达到最大值时，载波功放和峰值功放同时达到最佳负载阻抗，输出功率达到最大，效率再次达到最大值。
DPA中载波/峰值功放输出基波电压与漏极效率如图2所示。
新型Doherty功率放大器设计[1]
![新型Doherty功率放大器设计[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/81b696c75fbfc77da269b15c.png)
新型Doherty 功率放大器设计邓国康1, 秦开宇2（1.电子科技大学 四川成都 610054 2.电子科技大学 四川成都 610054）摘 要：本文在分析Doherty 放大器工作原理后，设计出一种新型Doherty 放大器。
新型Doherty 放大器的主从放大器使用不同的漏极偏置电压和独立的匹配电路。
ADS 仿真结果表明，新型Doherty 放大器相对于传统Doherty 放大器，可以在更大输出功率回退情况下出现第一个效率峰值，而且在中等输出功率状态下附加效率也有10%左右的提升。
关键词：Doherty 放大器 功率回退 负载牵引一 引言功率放大器作为无线通讯系统中最大的耗能元件，其效率是一项重要设计指标。
高的效率可以延长无线通讯系统中电池供电时间，节约能源，降低功放散热系统的设计复杂度，提高功放的稳定性，从而达到降低建设和运行成本的目的。
Doherty 功率放大器（DPA ）作为一种高效率放大器[1] [2]，有着实现方式简单、成本低廉和对系统线性度的影响较小的优点。
因而，在现代无线通信技术中得到了广泛的研究和应用。
W-CDMA 作为第三代无线通信主流标准之一，其信号的峰均比可达9dB 。
为保证其系统中功率放大器有较好的线性度，通常要求工作点要从输出饱和功率点回退9dB [3]。
由于传统二阶Doherty 功率放大器的第一个峰值效率是在满输出功率回退6dB 时得到，其变化范围小于9dB ，因而直接用于W-CDMA 无线通信系统时，DPA 的效率并未达到最优。
针对这种情况，本文仿真设计了一种新型DPA 。
ADS 中的仿真结果表明，新型DPA 相比于传统DPA ，在更大输出功率回退情况下附加效率可以提升10%左右。
二 新型Doherty 放大器设计2.1 Doherty 功率放大器工作原理经典二阶Doherty 功率放大器电路原理框图如图1所示。
电路中有两个放大器，一般称之为主（载波）放大器和辅助（峰）放大器，它们由/4λ传输线隔开。
线性化Doherty功率放大器的设计
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指导教师签名： 国内外的发展状况
功率放大器的线性化技术研究可以追溯到上个世纪二十年代。1928在贝尔实验 室工作的美国人Harold.S. Black发明了前馈和负反馈技术[1]并应用到放大器设计 中，有效地减少了放大器失真，可以认为是功放线性化技术研究的开端。但那时主 要是从器件本身的角度来提高功率放大器的线性度，所研究的功率放大器频率也较 低。 欧洲通信标准委员会（ETSI）提出的宽带 CDMA（即 W-CDMA）[2]具有信道 容量大，抗多径衰落能力强，频谱利用率高等优点，因此在世界的很多地方得到大 规模应用。WCDMA 所采用 QPSK[2]的调制方式和 3.84MHz 的扩频码使得射频信号 呈现出很高的峰均比（PAR）和快速的包络变化，这对功率放大器的非线性失真更 为严重。功放的非线性特性使得发射信号产生带外发射（out-band emitter）和带内 互调，这两项都是我们所不需要的。带外辐射使得通信系统对邻信道的通信系统产 生干扰，带内互调增加了系统的 BER。都直接降低的系统的通信质量。WCDMA 射频信号的峰均比往往能达到 8～10dB。 在 WCDMA 通信系统中我们不能以 IIP3 来评价器件现行的好坏。因为在大数 据容量的数字调制方式下，高阶产物如五阶产物已经不能被忽略。所以在 WCDMA 通信系统中的非线性失真是以邻信道泄漏比（ACLR）[2]这个物理量来衡量的。在 3GPP.TS[2]协议中要求，WCDMA 射频信号的 ACLR 达到－45dBc。要达到这个线 性指标,如果以传统的回退法来设计功率放大器必然要求末级功放管回退 10dB 以 上。随着发射功率的逐步加大，这种大额度的回退变的越来越困难。 同时伴随着降低能源消耗的呼声日益强烈，大幅度提高功率放大器能源利用率 事在必行。以传统的回退法来制作WCDMA功率放大器的效率往往只能在8%左右。 这种以低效率回退换来的线性功率放大器早已不能满足目前的要求了。利用线性化
doherty功放技术介绍
d o he r t y功放技术介绍 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020射频功率放大器被广泛应用于各种无线通信发射设备中。
线性功放在基站中的成本比例约占1／3，如何有效、低成本地解决功放的线性化问题显得非常重要。
高效率高线性度的功放研究是一个热门课题，特别是近几年针对WCDMA功率放大器。
目前国内能生产10 W以上的WCDMA功率放大器厂家只有少数几家公司，因为WCD-MA功率放大器对线性度的要求更高。
而用普通的回退法生产的WCDMA功率放大器符合指标的只能做到几瓦，这个功率用在基站上是远远不够的，只能用在一般的小型直放站上。
功率放大器的线性度和效率是设计功率放大器的重点。
在线性度方面，前馈结构是目前比较成熟的结构，广泛运用于现代通信系统中，数字预失真在业界则被认为是功率放大器线性化的方向。
而随着现代通信的发展，效率也开始越来越被关注。
Doherty方法被认为是提高效率最有前景的一种结构。
前馈与Doherty结构相结合的结构或者数字预失真与Doherty结合的结构具有很大的价值。
1 Doherty功率放大器设计Doherty功率放大器原理概述Doherty结构由2个功放组成：一个主功放，一个辅助功放，主功放工作在B类或者AB类，辅助功放工作在C类。
两个功放不是轮流工作，而是主功放一直工作，辅助功放到设定的峰值才工作（这个功放也叫作peak ampli-fier）。
主功放后面的90°四分之一波长线是阻抗变换，目的是在辅助功放工作时，起到将主功放的视在阻抗减小的作用，保证辅助功放工作的时候和后面的电路组成的有源负载阻抗变低，这样主功放输出电流就变大。
由于主功放后面有了四分之一波长线，为了使两个功放输出同相，在辅助功放前面也需要90°相移。
如图1所示。
主功放工作在B类，当输入信号比较小的时候，只有主功放处于工作状态；当管子的输出电压达到峰值饱和点时，理论上的效率能达到％。
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II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果.尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果.对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文 中以明确方式标明.本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担.
关键词：功率率
I
Abstract
Now not only in wireless and cable communication, linearization technology in power amplifier has become active. Besides the high data ratio modulation technology application, there are more reasons caused the prosperity in linearization technology. First, upon the requirement of the direct power efficiency, back off method cannot be used in high power amplifier design. the efficiency limit of back off method is 1%～ 5%.It will caused limited operation period and quite a lot of heat vice production. Besides that in this method high power tube can only output low power. The potential can not be strengthen. Secondly, the application of multicarriers applications in modern communication demand the linearized power amplifier, such as Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 802.11(a,b,g) ,High Definition Television and the 4 generation communication . Because the high peak to average ratio in these applications, the nonlinear distorted will worsen the total system functionality. In a word, high efficiency and linearized power amplifier is necessary to satisfy modern communication speciation. A design of linearized WCDMA 35 watts power amplifier is introduced in this paper, combining RF DPD (Digital Predistortion) and Doherty techniques. MRF6P21190 one kind of LDMOS amplifier made by Freescale Company is employed in this design. Firstly setup a Doherty amplifier by this LDMOS amplifier. This step can enhance the total efficiency .Then fabricate the RF DPD circuit before the Doherty amplifier. This step can enhance the ACLR linearity. Combing this two advanced technologies，can generate high efficiency and linear power amplifier. Applying ADS simulation software from Agilent Company, presents that when power amplifier outputs 35 watts, ACLR achieves -55dBC, PAE raises to 27%. This design can not only enhance the performance of WCDMA power amplifier and also good for mass production. Also with higher stability and higher energy efficiency, it is a proper product for 3G WCDMA application. Keywords：power amplifier，RF DPD，Doherty，PAR，PAE
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技术来制作高功率线性化功率放大器成为必然。 到上世纪七八十年代射频功率放大器的线性化技术得到飞速发展，主要呈现以下 两个特点: 1.一些新兴的功放线性化技术，如基于查找表的自适应基带预失真技术、自适应前 馈线性化技术[1]、EE&R (Envelope Elimination and Restoration)技术[1]、LINC ( Linear amplification using Nonlinear Components)技术[1]、CALLUM (Combined Analogue Locked Loop Universal Modular)技术[1]等得到广泛研究和发展，申请了 一大批专利。 2．研究人员从器件设计人员扩展到系统设计人员，许多学者试图从系统的角度解决 射频功放的非线性问题。实际上有些线性化技术完全避开了功率放大器本身的非线 性特性，同样有些技术则能对整个发射机系统进行了线性化。 目前在国际上，无论是学术界还是工业界，对射频功放的线性化技术研究都非 常重视。近年来，IEEE每年关于这方面论文以百分之十几的速度增长，2001年直接 相关论文就达四五十篇。2001年微波理论与技术国际会议(IEEE MTT-S)有5个组讨论 功率放大器，其中一个组专门讨论改进功率放大器线性度和效率的方法。与此同时， 由于该技术较强的实用性，每年都有上百个相关的专利被申请，仅2001年批准相关 的专利超过150个。 一般有两种实 数字预失真技术[1]是指用在数字域内完成信号预失真处理的技术， 现方式， 基于非线性射频功放[3]的参数模型实现和基于查找表方式实现射频功放的参 数模型有许多种，如多项式模型[3]、Volterra级数模型[3]等多项式预失真系统是三阶 预失真系统的推广，在模拟多项式预失真器出现后，就出现了用数字技术实现的多 项式预失真系统，并逐步发展完善. Volterra级数是描述非线性系统的通用模型， 因此基于Volterra模型数字预失真技术也是研究的热点。1988年 Bateman等提出了 利用查找表和曲线拟合的方法来实现信号的预失真[1]， 这可以认为是查找表预失真技 术的起源。 1989年Nagata提出了映射预失真技术[4]，该技术采用两张二维预失真表来 实现预失真功能，但系统收敛速度较慢. Mansell提出了一种实用的查找表预失真系 统[1]，但该技术需要做差值计算，运算负担较重。1990年Minowa等提出了与功率回退
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绪论
1.1 线性化功率放大器国内外的发展状况
功率放大器的线性化技术研究可以追溯到上个世纪二十年代。1928在贝尔实验 室工作的美国人Harold.S. Black发明了前馈和负反馈技术[1]并应用到放大器设计 中，有效地减少了放大器失真，可以认为是功放线性化技术研究的开端。但那时主 要是从器件本身的角度来提高功率放大器的线性度，所研究的功率放大器频率也较 低。 欧洲通信标准委员会（ETSI）提出的宽带 CDMA（即 W-CDMA）[2]具有信道 容量大，抗多径衰落能力强，频谱利用率高等优点，因此在世界的很多地方得到大 规模应用。WCDMA 所采用 QPSK[2]的调制方式和 3.84MHz 的扩频码使得射频信号 呈现出很高的峰均比（PAR）和快速的包络变化，这对功率放大器的非线性失真更 为严重。功放的非线性特性使得发射信号产生带外发射（out-band emitter）和带内 互调，这两项都是我们所不需要的。带外辐射使得通信系统对邻信道的通信系统产 生干扰，带内互调增加了系统的 BER。都直接降低的系统的通信质量。WCDMA 射频信号的峰均比往往能达到 8～10dB。 在 WCDMA 通信系统中我们不能以 IIP3 来评价器件现行的好坏。因为在大数 据容量的数字调制方式下，高阶产物如五阶产物已经不能被忽略。所以在 WCDMA 通信系统中的非线性失真是以邻信道泄漏比（ACLR）[2]这个物理量来衡量的。在 3GPP.TS[2]协议中要求，WCDMA 射频信号的 ACLR 达到－45dBc。要达到这个线 性指标,如果以传统的回退法来设计功率放大器必然要求末级功放管回退 10dB 以 上。随着发射功率的逐步加大，这种大额度的回退变的越来越困难。 同时伴随着降低能源消耗的呼声日益强烈，大幅度提高功率放大器能源利用率 事在必行。以传统的回退法来制作WCDMA功率放大器的效率往往只能在8%左右。 这种以低效率回退换来的线性功率放大器早已不能满足目前的要求了。利用线性化
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