Doherty功放工作原理
Doherty功率放大器技术在通信领域的应用研究
Doherty功率放大器技术在通信领域的应用研究随着移动通信技术的迅速发展，通信设备对功率放大器(PA)的要求越来越高，如何提高PA的效率成为了一个重要的课题。
Doherty功率放大器技术因其高效、普适等特性，成为了当前研究的热点之一。
本文将对Doherty功率放大器的工作原理、性能优势以及在通信领域的应用等进行综述。
一、Doherty功率放大器的工作原理Doherty功率放大器是一种基于分级合并原理的功率放大器，其基本原理是将两个或多个功率放大器级联，使之达到较高的效率和线性度。
其中，一个为主放大器，另一个或多个为辅助放大器。
主放大器负责低功率区域的放大，而辅助放大器则负责高功率区域的放大，这使得Doherty功率放大器在保持高效率的同时，能够具备较好的线性度。
具体来讲，Doherty功率放大器主要由三个部分组成：功率分配器、主放大器和辅助放大器。
当输入信号的功率较小时，主放大器相对辅助放大器输出基本的功率，功率分配器将输入信号分配给主放大器和辅助放大器。
当输入信号功率增加时，辅助放大器逐渐增大输出功率，主放大器输出功率逐渐减少。
由于功率分配器的作用，输入信号能够分别给主放大器和辅助放大器提供大约相等的功率，从而保持了较好的功率合并和较好的线性度。
二、Doherty功率放大器的性能优势相对于传统的类AB功率放大器，Doherty功率放大器具有以下几个显著的优势。
1. 高效。
Doherty功率放大器能够在保持较高的输出功率的同时，具备较高的转换效率。
研究表明，相对于传统的类AB功率放大器，Doherty功率放大器的效率提高了30%以上。
2. 线性度好。
Doherty功率放大器能够在保证高效率的同时，保持了较好的线性度。
这是由于Doherty功率放大器采用分级合并原理，主放大器和辅助放大器共同合作，使得输出信号具备较好的线性度。
3. 适应多频段。
Doherty功率放大器通常具有宽频带的特性，适用于多种频段。
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。
对称与非对称Doherty功放的研究
对称与非对称Doherty功放的研究SILIC【技术研发】鐾麟V AL对称与非对称Doherty功放的研究陈理华(}乜r科技人学物纠电f学院叫川I成都6l1731)摘要:LTE移动通信的来临,高峰均比(PAR)的调制方式断…现,如正交频分复用(OFDM)渊制方式,这就埘功放的线性度提…较高的要求.为保证信号的线性度和效率,一般采用功率川退的办法来实现.fu是这样的办案是以辆牲效率为代价的.l936Doh0rLy提…的高效率方案能够很好解决这一难题,对称』~Doherty技术能够使放人器在很宽的功率变化范围内保持高效率输….关键词:功率放人器:Doherty;线性度:效率;负载牵引中图分类号:TN72275文献标识码:A文章编号:1671--7597(2011)0920101--020引畜Doherty结构的放大器可以较好的解决功率放大器在功率回退时效率提升的问题[1],结DPD,町以在线性度和效率之问做到较好的兼顾,Doherty电路的基本原理是将输入信号分成两部分放大,然后合成,从而获得高效率.本文以NXP公司的BLF7627L—lOOW和BLF7627L一140W晶体管为模型,在ADS仿真软件中设汁对称Doherty仿真电路.设计完成的功放电路能够回退7.5dB功率范围内保持高效率工作.1Doherty结构功放的基本原理Doherty结构的概念最早由尔实验室的W.1t.Doherty提出[1].基本的Doherty电路如图l所示,由两个平行放大器构成,'个主功放和辅助功放.其中,主功放偏置在甲乙类,辅助功放偏置在乙类.生功放后面和辅助功放前面各有段^/4的微带线,分别起阻抗变化的作用和相位补偿的作用.主路和辅路通过阻抗变换和负载牵引技术达到功率回退时的高效率.非对称Doherty是基了二对称Doherty的结构上,改变电路中的某些结构和器件,取得优化电路提高性能的效果,其基本结构与传统Doherty相当.常见的非对称Doherty形式有以FJL种:1)主功放和辅助功放输入功率不一致,给峰值功放分配更多的功率.2)提高电路中峰值功放的漏极电,以达到峰值功放输出高的功率.3)采用同功率的晶体管,辅助功放采用大功率管,主功放采用小功率管.某些场合,可以采用上面三种方式组合.例如,选取I亡d功率管r的同时改变输入功率同.在对称Doherty中,由于主功放偏置在甲乙类,而峰值功放偏置在乙类,因此峰值功放的增益势必小于士功放.在输入相同功率的情况下,峰值功放的输出电流必然小于功放.而在功率饱和时,两个晶体管的输出电雎相等,凶此峰值功放的输Ⅱj功率小于功放[2].擞据前面的分析,峰值功放对土功放有动态负载牵引的作用,当峰值功放功率小于主功放时,牵引作用达小到预想值.即峰值功放能将主功放的输…阻抗由最初的100Q有效的牵引到匹配点的50Q,实际中只能牵引到60Q或者该值附近,达到理想的情况从而导致j功放的效率降低[2].为了解决峰值功放增益小,输山功率低的问题,我们可以采用改变电路中功分器功率的分配或者提高峰值功放漏极电的方法.这两种方法都可以提高峰值功放的输fII功率,使得两个晶体管同时达到饱和时,峰值功放能输ItI与生功放栩等的电流,从而准确的将功放牵引到50Q附近.这两种方法都足为了提高系统在输山功率达剑饱和时的系统效率.非对称Doherty的另外种结构,丰功放和峰值功放采用同功率的晶体管,这种结构并是为了解决C类功放增益小的问题.而足为了保证功放在凹退更多功率的时候仍然保持较高的效率.其结构与传统的对称Doherty类似,当土功放功率和峰值功放效率之比闷的时候,其结构也不同如图1所示为主功放和峰值功放功率比为1:1.4的时候的非对称Doherty原理图.其基本原理与传统Doherty类似,核心技术都是动态负载牵引原理.但是,非对称Doherty技术的阻抗变换与对称Doherty有所不效豪图1非对称Doherty结构原理图lOdB6dB1dB图2非对称Doherty效率曲线非对称Doherty功器的I:作原理也可以按照输入功率不同的i种模』℃进行分析,Ⅱp低,中,高,!个输iI】模式[3].低功率输出模式时,1功放工作丽辅助功放尚未I:作,将{功放r叮以看作是个受控电流源.中等功率输fJ;模式时,输入电,的提高,峰值功放丌始丌腑,】功放仍然保持电饱和.闵为功放的电'直饱和,处】恒定状态,卜功放?丁以看…个受控电压源[4].高功率时,li功放和辅助功放都达剑饱和,此时效率达到最人.在非对~:Doherty结构中,ItI于1功放的饱和功牢比峰值功率小,从新比较早进入饱和状态,凶此大大提高_r效率.其最大功率退公式如卜:,,:2o—1(1)I()十()J～式中:口代表最大回退功率,表示峰值功放的饱和输出功率,表示主功放的饱和输出功率.2Doherty功率放大器设计V A辫惫【技术研发】2.1单级功放电路设计_本文电路设计要针对的脚刚方向为l_TETDD站功率放人器,设汁要求则定为:工作频段25702620Mltz,,r均输…功率为20W,峰值功率为240W,PAE为25%,增益为I5dB.对称Doherty功放电路采f{JNx}j公?df[<JBIF76271一140}1l『『体管作为仿真型.非对~(Doherty功放电路采川NXP公?q的1OOWIII体僻BIF7627I1oo~I1i40W晶体管BLF76271140作为仿真模型.:选定-{t1体管之厉,先列锊韭行赢流仿真和稳定性分析,然后用I.oadpul1~llSonrcepul1技术划I体管进行丰1描最后分别将输入输出匹配到50Q[4].匹配电路的设计也是在ADs软件中完成的,匹配电路的设计尽可能满足插损小,驻波反射小的要求[5][6].22Doherty结构设计与仿真电路的设计指标为:频率从2570MIIZ一2620MtiZ,最人输出功牢240W,功率同退7.5dB时,PAE人于25%,电路可刚于LTE—TDD的基立『r功放模块tp 该电路针对峰均比较高的后3G移动通信基站,非对称Doherty和DPD的配合使用提高了整机RRU的效率和线J度.器—甘一DOhenv—-eABPA岛露1..'一..潮,'^PoutcdBrfl图3Doherty电路仿真结果(上接第94页)温室监测数据及设备运行情况.整个系统巾ZigBee例络主要负责温室环境数据的采集,Internet网络主要负责数据的远距离传输及数据信息的实时显示,3G网络主要负责基地区内无线视频监控设备的图像信息传输.3.2功能模块设计'根据蔬菜温室智能测控系统体系结构,测控节点上将安装温窀大棚无线智能测控软件,该软件功能如图3所示.图3温室人棚无线智能测拧系统功能层次其『1I,基甜If占息设置模块包括示范基地设置,农业设施设置,温窄类型设置,温室信息设置等予模块;传感器管坪模块包括测温点信息管州,测温点信息监控等子模块:拧制系统管理包括控制信息管理,控制状态查询等子模块;智能测拧模块包括无线数据采集与显示,农业设施自动控制管理等功能,查询统计模块包括温室数据历史记录查询与统计,农业设施状态历史记录查询与统计等功能;专家系统则调用第三方开发的专家系统田匾囹3结论本文详细介纠了对称与IJ:称Doherty结构,并描述了对称和非对称结构的设计过.通过仿真结粜比较_r射称和非对称结构性,其中摄有价值的部分就是比'般功放总的输f【j功率和效率J:都有提高.参考文献:【I]DohertyWH.,AnewhigheffiCiencyamplifierformoudulatedwaves,Proc.IRE,vo1.24,Sept.1936:1163一I182.[2]Wi1¨amsA.MetzgerAG,LarsonLEetal,Anextendeddohertyamp]ifieFWithhigheffiCiencyoveFawidepowerrange,IEEE Transactionsonmicrowavetheoryandtechniques,vo1.49,No.12,Dec2001:24722479.[3]TakashiYamamoto,TakayaKitah/ara,ShigeruHiura,50%Drain efficiencydohertyamplifieFwithoptimizedpowerrangeforW-CDMA Signa].Mierowavesyrnposium,2007.IEEEMTT—Sinternational:1263—1266.[4]宋汉斌,陈晓光.lfDoherty技术的RF高效率火功率放火电路的设计分析.电路Lj系统,2008,13(6):92—102.[5]郑青,Doherty功率放人器的研究D].成都:电子科技人学电予工程学院,2009.[6]AlleFtKatzandShabbirMoochalla,Versati1eFETNon—linearTransferFunctionGeneratorElements,IEEEMTT—SDigest,1990.作者简介:陈理(1985一),男,汉族,湖南邵阳人,在读硕士研究生,主要从事微波方瑚的研究.及对应数据库,为温室自动控制提供数据依据.此外,在系统设置模块可以设蹬系统朋,,信息,并进行权限管理,在系统帮助模块则提供了软件的使用帮助信息.4项目总结本项目通过对j:l尢线传感器网络技术的研究与分析,给出了无线传感器网络的软硬件设计I实现方案,并实现了该方案在蔬菜温室智能测控系统中的应用.E1,蔬菜温室无线监控系统已经在淮安市柴米河农业示范地,淮安『l农科院花卉温室基地,淮安市】'集蔬菜温室基地,淮安市王儿江苏省蔬菜科技综合展示基地得到应用参考文献:[1]±敏,濉It,\ⅧmniIi,曼t,一氧化碳测控系统的研究,_曲安理:l:人学,2OO7年3月.[23fJi锨脊,简易沿矗窄泓湿度控制器设计,湖南农业人学,2009年8,].[3]自存阿,张静,何根旺,时玲,我国几种温室环境控制系统的架构方案,现代农业装备,2005年4月.[4]汪小品,J为民,温环境控制技术探讨.农机化研究,2000年4H.作者简介:李刚(1979),黑龙汀省人,中共党员,东南大学硕士学位,讲师?现淮安信息职业技术学院计算机系教师,从事软件开发和无线网络研究,公开发表论文八篇,主持院级项H'项,市级项目一项.。
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。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
逆F类Doherty射频功率放大器是一种能够结合高功率效率和线性度的功率放大器。
在射频通信系统中，功率放大器的功率效率和线性度是两个主要的性能指标。
传统的射频
功率放大器往往只能在功率效率或者线性度上做到较高的性能，而很难同时提高两者。
而
逆F类Doherty射频功率放大器则能够在两者间取得良好的平衡，具有较高的功率效率和
线性度。
逆F类Doherty射频功率放大器的工作原理基于Doherty功率放大器的结构，具有两
个放大器分别称为主放大器和辅助放大器。
主放大器用于处理高功率信号，负责提供功率。
辅助放大器用于处理低功率信号，负责提供线性度。
两个放大器通过耦合器相串联，形成
了Doherty功率放大器的结构。
逆F类Doherty射频功率放大器在功率调节上具有良好的线性度。
在低功率时，主放
大器的功率输出较小，辅助放大器的功率输出较大。
在高功率时，主放大器的功率输出较大，辅助放大器的功率输出较小。
这种功率调节的方式能够保持较好的线性度。
逆F类Doherty射频功率放大器的设计相对复杂。
需要对主放大器和辅助放大器进行
分析和设计，以确保两者能够达到预期的性能指标。
还需要对耦合器、功分器等进行设计
和优化。
这对设计人员的技术水平有一定要求。
逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的功率放大器。
虽然设计复杂，但能够
在功率效率和线性度上取得较好的平衡，在射频通信系统中有着广泛的应用前景。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器射频功率放大器在无线通信领域中扮演着至关重要的角色，它负责将输入的信号放大到足够大的功率级别，以便能够被天线发送出去。
在传统的射频功率放大器设计中，由于功率放大器需要在各种功率水平下都能够提供高效率的工作表现，因此传统的Doherty结构已经不能够满足当前的需求。
在这个背景下，高效率逆F类Doherty射频功率放大器应运而生。
逆F类Doherty结构是Doherty放大器的一种延伸，它能够在功率放大器的低功率工作状态下提供更高的效率表现。
这种结构的引入，对于提高射频功率放大器整体功率效率来说，具有重要的意义。
在本文中，将介绍一种基于逆F类Doherty结构的高效率射频功率放大器的设计和实现。
我们来了解一下逆F类Doherty结构的基本工作原理。
逆F类Doherty结构在原Doherty结构的基础上进行了一定的改进，它主要是通过对负载网络中的输出匹配电路进行优化，来提高功率放大器在低功率状态下的效率。
在传统的Doherty结构中，由于整体放大器的效率受到两个功率放大器的并联工作状态的限制，因此在低功率时段，效率并不高。
而逆F类Doherty结构采用了一套独特的功率分配方案，使得当输入信号功率较小时，只有一个功率放大器处于工作状态，整体效率得到了显著的提高。
接下来，我们将介绍一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器的设计实现。
这种功放器采用了3GHz频段，并且在设计中充分考虑了功放器的高线性、高效率、宽带等特点。
在该设计中，利用了基于 GaN HEMT 的功率器件，并且采用了射频系统仿真软件进行了多次的仿真分析，以保证设计方案的有效性和可行性。
在多次的实验验证中，该设计能够在低功率状态下实现接近理想状态的功率放大和效率表现，从而证明了逆F类Doherty结构在射频功率放大器设计中的重要性。
除了在设计方案中的突破和创新之外，高效率逆F类Doherty射频功率放大器还带来了其他诸多优势。
Doherty功放工作原理
Doherty功放1．Doherty应用的背景为了提高通讯系统的频谱利用率，为用户提供快速的数据传输和多媒体数据业务以及全球漫游功能，现在的通讯系统采用宽带的数字调制技术，如BPSK、QPSK和QAM等，WCDMA、TDSCDMA和CDMA2000均为非恒包络信号，其峰均比都较高，这就意味着发射通道要使用高线性放大器，为了满足大动态内的线性指标，系统通常使用大回退的AB类功放，功放的效率极低，又不能满足供应商的节能要求，为了解决这个矛盾，只能借助高效率功放和线性化技术的有效配合。
目前的线性化技术有前馈技术、模拟预失真和数字预失真，前几年前馈技术和模拟预失真技术被广泛应用于商用机中，随着技术的发展和精力的投入，数字预失真技术近一两年内也陆续成熟并得以应用，这样就有待于高效率功放的出现。
提高效率的方法有小回退AB类功放、Doherty 技术、Cherix技术、EER（envelope elimination and restoration）和动态包络跟踪等技术。
其中，小回退AB类功放虽然实现容易，便于生产，但其提高效率的能力有限，不足以满足要求；Cherix技术需要信号幅度和相位在宽频带内的精确转换，技术难度很大；EER（envelope elimination and restoration）和动态包络跟踪需要宽带和高反应速度的电源转换器，目前的器件不能达到要求；而Doherty技术不需要高性能的器件，只是通过匹配电路和Auxiliary Amplifier的配合实现有源调制即可，鉴于Doherty功放结构简单的优点，其研究比较广泛，也陆续付诸使用，并在原由构架至上有所演变，以克服其自身缺点，谋求性能改善。
不过动态包络跟踪技术同时实现了高线性和高效率，并且结构相对简单，就个人观点其将是继Doherty技术后的发展趋势。
2．Doherty功放的原理Doherty技术是由W.H.Doherty于1936年发明的，最初应用于行波管，为广播提供大功率发射机，其架构简单易行，效率高，曾一度广泛应用。
doherty功放报告
Doherty报告看到甘工和各位比较忙不便打扰，所以写了一个Doherty功放的简要报告。
一、先看看Doherty功放和削峰之间的关系：1)●Doherty功放的思想是头脚分过，即信号下端通过AB类功放，上端通过C类功放。
●削峰也是类似思想，信号下端通过AB类功放，上端被抛弃。
如果在削峰中，信号上端不被抛弃，而是过一个C类功放，那么其整体效果和Doherty是一样的。
2)●Doherty功放如何实现头脚分过的呢？通过λ/4线的阻抗变化使AB类功放提前饱和，使得只有信号下端才能通过AB类功放。
●而削峰也能做到让AB类功放提前饱和。
也就是说，λ/4线的功能可以通过削峰来替代。
二、综上所述，我们打算这样实现2进1出的Doherty功放。
1) 如果保证功放效率首先让信号通过削峰，下端信号能量：上端信号能量＝ 1.0 : 1.0。
设整体输出为30w，这时下端AB类功放输出能量为15w，上端C类功放输出为15w。
基于以下公式，可以得到功放的整体效率η（设AB类功放效率为20%，C类功放效率为70％）η = 30w/(15w/0.2 + 15w/0.7) > 31%这样就可以达到设计Doherty功放的效果。
●疑问：如果信号完全通过C类功放，那么效率岂不是更高？2) 如果保证功放输出的ACPR下端信号的峰均比可以控制在6.5db左右，输入信号ACPR可以达到65dbc以上（CDMA三载信号），这样下端信号通过AB类功放就可以应用DPD算法达到功放输出ACPR要求。
上端信号的峰均比为13db左右，输入信号ACPR可以达到65dbc以上（CDMA三载信号），我们要做的是C类功放的DPD。
3) 如何保证AB类功放输出信号和C类功放输出信号的合成。
由于削峰可以达到λ/4线的效果，所以可以取消λ/4线，信号合成可以通过简单的3db电桥等器件实现。
但由于3db电桥对2个不平衡信号的合成有功率损失，因此如何实现，还需要探讨。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器。
它通过将输人信号分成两路，分别经过主放大器和辅助放大器的方式来工作。
这种放大器被广泛应用在无线通信系统中，特别是在4G和5G应用中。
逆F类Doherty射频功率放大器的主要构造包括输入匹配网络、主放大器、辅助放大器和输出匹配网络。
输入匹配网络用来匹配输入信号的阻抗，以使得信号能够有效地输送到主放大器和辅助放大器。
主放大器是射频功率放大器的主要部件，负责放大输入信号。
而辅助放大器则用来在主放大器无法提供足够功率的时候提供额外的放大功率，以提高整个放大器的效率。
输出匹配网络则用来匹配输出信号的阻抗，以使得输出信号能够有效地传输到负载端。
逆F类Doherty射频功率放大器的工作原理是基于Doherty技术。
在正常工作情况下，主放大器和辅助放大器的输出功率是相等的。
当输入信号的功率较低时，辅助放大器将提供额外的功率来补偿，从而实现高效率的放大。
在输入信号功率较高的情况下，辅助放大器的功率被减小，使得整个放大器的效率得以提高。
这种工作方式使得逆F类Doherty射频功率放大器能够在不同输入功率下保持较高的效率。
逆F类Doherty射频功率放大器相比于传统的功率放大器有很多优点。
它能够在宽带范围内实现较高的功率效率，因此适用于多频段的无线通信系统。
由于辅助放大器只在需要时才提供额外功率，因此能够减少功耗和热量产生，提高整个系统的可靠性和寿命。
逆F类Doherty射频功率放大器具有较低的交叉调制失真和谐波失真，能够提供更高的输出线性度和更好的信号质量。
逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器，适用于无线通信系统中的功率放大应用。
它在多频段、高效率和低功耗等方面具有优势，对于提高整个系统的性能和可靠性具有重要意义。
详析Doherty功放设计之负载牵引原理(上)
详析Doherty功放设计之负载牵引原理（上）管子是有膝点电压的。
在输出特性曲线（图1-3）中，负载变大后负载线与输出特性曲线最左边的交点会变小，膝点电压左移，这样电压的摆幅就可以变大了（否则，同样输入下会过压）。
信号分布在不大不小均值附近的概率较大，过大和过小的信号发生的概率比较小。
当今世界，通信技术的发展可谓日新月异（准确来说是人类的欲望日新月异。
），然而当前人类所依赖的无线通信完全借由无线电，频段还大都集中在C频段以下，相当拥挤。
那么，为了在有限的频谱资源内增加信息的传输量，信号调制方式就越来越复杂，出现了如64QAM，256QAM等许多非恒包络的调制方式，如此，就导致信号的峰均比不断的变大。
图1-1是信号包络瞬时概率分布与AB类功放瞬时效率曲线的比较图（为啥和AB类比较呢？因为不太久以前基站功放就是这个类型）。
不难看出，信号分布在不大不小均值附近的概率较大，过大和过小的信号发生的概率比较小。
然而从图中亦可发现AB类功放的效率是随着信号功率增加而增加的，因此在均值附近功放的效率很低。
当基站功放采用AB类功放时，常常需要从P-1dB回退6dB左右工作，此时的效率就会由50%降到20%（打个比方，不是确定数据），不要小看哦，如果要求输出额定功率100W，你算算有多少功率发热去了。
因此传统的AB类功放就无法满足现代通信系统对功放效率的要求。
因此需要设计高效率的功放来满足系统对效率的需求。
可能你会说这有何难，用开关类功放啊（比如E类），用谐波控制类功放啊（比如F类），理论效率100%啊。
但是很不幸，这些高效率功放的线性校正好难，直接把做DPD的搞死了（搞算法的要加油哦。
），同时这些高效功放的工作带宽也不太够，可靠性也不好。
好在天无绝人之路，值得庆幸的是，早在1936年，W.H.Doherty先生就发明了Doherty功放架构。
这种架构的功放，在功放回退工作时可以同时具有较高的效率和比较好的线性度。
高效率基站Doherty功放的研究
高效率基站Doherty功放的研究陈理华;罗勇【摘要】随着无线通信系统的发展,人们对数据和信息的需求在不断的增加.功率放大器作为通信系统中最重要的模块之一,功放的性能对整个系统性能的影响至关重要.面对高速增长的移动数据业务和频谱资源短缺的威胁,高峰均比(PAR)的调制方式不断出现,如OFDM调制方式,这就对功放的线性度提出了较高的要求.为了保证信号的线性度,一般采用功率回退的方法来实现.以NXP公司的140 W晶体管为模型,在ADS仿真软件中设计对称Doherty仿真电路.设计完成的功放电路能够在6 dB功率范围内保持高效率工作.%With the development of wireless communication systems, the demand for data and information is increased. Power amplifier as one of the most important modules whose performance is essential for the overall system. To overcome the threat of rapid growth of mobile data and services and the shortage of spectrum resources, and for the appearance of modulation modes of high PAR such as OFDM modulation, for which a high requirement on the linearity of PA is put forward. In order to ensure signal linearity, the power back off method is generally used. Doherty technology can make the amplifier maintain high efficiency in a wide rang of power output.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)023【总页数】3页(P104-106)【关键词】功率放大器;Doherty;线性度;效率;负载牵引【作者】陈理华;罗勇【作者单位】电子科技大学物理电子学院,四川成都611731;电子科技大学物理电子学院,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TN92-340 引言随着通信系统的迅速发展，由于无线带宽有限，而导致带宽异常紧张，各种新的调制技术，如LTE-TDD，WCDMA, 等都采用了复杂的调制方式来减少带宽的占用，在这些技术的应用中，都采用了非恒包络的调制方式，射频信号的峰均比变的越来越大，功放有了很大的输出动态范围，这就对放大器的线性度提出了很高的要求，线性度的提升往往以功率回退的形式来得以实现[1]，而功率回退必然会导致放大器效率的急剧降低。
doherty功放工作原理
doherty功放工作原理
Doherty功放是一种高效率的射频功放，它的工作原理是基于将输入
信号分成两个不同的信号，一个被称为主信号，另一个被称为辅助信号。
主信号驱动主放大器，而辅助信号驱动辅助放大器。
这种技术可
以提高功率放大器的效率，并减少功率损失。
Doherty功放最初是在20世纪30年代由威廉·亨利·多赫蒂（William Henry Doherty）发明的。
它在许多无线通信应用中都得到了广泛应用，包括手机、卫星通信和广播电视等领域。
Doherty功放的优点之一是它可以提供高达70%以上的能量转换效率。
这意味着它可以在低功率输入下实现高功率输出。
此外，Doherty功
放还具有良好的线性特性和高可靠性。
在Doherty功放中，主放大器和辅助放大器之间存在一定的相位差。
这个相位差使得主放大器只负责处理输入信号的峰值部分，而辅助放
大器则负责处理输入信号的低电平部分。
这种分离使得每个部分都能
够以最高效率工作，从而提高了整个功放的效率。
Doherty功放的设计需要考虑许多因素，包括输入信号的频率、功率
和波形等。
此外，还需要考虑主放大器和辅助放大器之间的相位差、
输入信号的分配比例以及输出滤波器等因素。
这些因素都会影响Doherty功放的性能和效率。
总之，Doherty功放是一种高效率、可靠性和线性特性的射频功放。
它在无线通信应用中得到广泛应用，并且随着技术的不断进步，它将继续发挥重要作用。
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。
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器
一种高效率逆F类Doherty射频功率放大器逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器设计，它被广泛应用于无线通信系统中。
本文将介绍逆F类Doherty射频功率放大器的原理、设计和性能优势。
逆F类Doherty射频功率放大器是一种改进的Doherty功率放大器结构。
Doherty功率放大器是一种有效提高功率放大器效率的技术，它通过将负责较低功率的主放大器与一个辅助放大器并联工作，来实现功率放大的效果。
传统的Doherty功率放大器存在着一定的功率浪费，因为主放大器仍然会工作在线性范围内而不达到最佳效率。
逆F类Doherty射频功率放大器通过引入反向负载网络，使得主放大器在工作中更接近饱和区域，从而提高了功率放大器的整体效率。
具体来说，逆F类Doherty功率放大器的工作原理如下：当输入的射频信号较弱时，辅助放大器负责功率放大，而主放大器基本处于关闭状态；当输入的射频信号较强时，主放大器开始开启并参与功率放大。
通过调整反向负载网络的参数，可以使得主放大器在高功率情况下更接近饱和工作，从而提高整体功率放大器的效率。
逆F类Doherty射频功率放大器的设计中需要考虑的关键参数包括功率分配器（也称为功率合成器）和反向负载网络。
功率分配器用于将输入的射频信号分配给主放大器和辅助放大器，并将它们的输出重新合成为最终的输出信号。
反向负载网络则起到控制主放大器与辅助放大器之间功率分配的作用。
逆F类Doherty射频功率放大器相比传统的Doherty功率放大器具有许多性能优势。
它能够在较宽的输出功率范围内保持高效率。
逆F类Doherty功率放大器在线性范围内具有较低的失真和较高的输出功率。
逆F类Doherty功率放大器还具有较好的抗非线性失真能力和较高的线性范围。
逆F类Doherty功率放大器结构相对简单，容易实现且成本较低。
逆F类Doherty射频功率放大器是一种高效率的射频功率放大器设计。
Doherty功放调试
Doherty功率放大器调试介绍付晓俞曹磊2012-07-31一．文档目的介绍了Doherty功率放大器的工作原理，分析了放大器的三种工作状态，最后根据Doherty 功率放大器的原理介绍了Doherty功率放大器的调试方法。
二．Doherty理论简介功率管放大器工作原理图1 Doherty功率放大器原理图一个简单的Doherty功率放大器的示意图如图1所示，它主要包括了功率分配器、Main/Peak功率放大器及匹配电路、四分之一波长阻抗变换器及相位补偿线等几个部分。
在输出匹配电路的设计上，需要让功率放大器获得最优化的负载阻抗值；在输入匹配电路的设计上，要让功率放大器具有最小的输入驻波比；由四分之一波长阻抗变换器组成的功率合成器是Doherty功率放大器基本理论的精髓所在，完成了有源负载牵引时阻抗变化的作用。
一般情况下，会在各个放大器匹配电路之后加入长度可调的50Ω（特征阻抗的值视具体情况而定）的相位补偿线，他们的具体作用可以用下面的示意图来解释。
图2 Main放大器补偿线原理示意图Main功率放大器补偿线的作用如上图所示，由于输出匹配电路相位的随机性，当R’由100向50.变化时，Ropt的变化趋势是难以预料的，因此需要调节相位补偿线的长度，从而使晶体管的负载阻抗(参考面为晶体管的漏极的馈电端)近似地从2Ropt向Ropt变化，只有这样才会有效地改变晶体管的负载线，使效率得到有效的提升。
图3 Peak放大器补偿线原理示意图Peak功率放大器的相位补偿线的作用如图3示，由于峰管Zout的不确定性，经过输出匹配电路之后的阻抗值也是不确定的，可能是一个高阻抗值，也可能是一个低阻抗值，因此需要相位补偿线将一个低阻抗变换成一个高阻抗值，防止Main功率放大器的输出功率在Peak功率放大器未导通时向其泄露，导致增益的降低和效率的下降。
图4 Doherty功率放大器三种工作状态分析（1）低功率工作状态：Peak放大器关闭，Main放大器等效于一个可控电流源，如图4（a）所示。
详析Doherty功放设计之如何提升效率(下)
详析Doherty功放设计之如何提升效率（下）Doherty如何提升效率？从输入开始，经过一个功分器后分为两路Doherty提升效率都是指其可以提升回退功率时的效率。
源是指实现负载牵引的电路元件是有源器件，在Doherty里就是指功放管。
最近一直在加班定位问题，搞得人精疲力竭，这系列的文章更新的慢了。
今天准备把经典的两路Doherty功放原理做个介绍，力图不用公式，把原理说明白就行。
上一回把负载牵引的原理大致说了一下，解释了负载牵引提升效率的机理。
这回就书接前文，先把Doherty 如何提升效率简单做个说明，然后把有源负载牵引讲一下，进而说明有源负载牵引如何提升Doherty回退时的效率。
Doherty如何提升效率？直接看图2-1。
该图是一个典型的两路Doherty。
容我略做介绍。
从输入开始（作图匆忙，图中未标，就是最左边那个节点），信号经过一个功分器后分为两路，其一路我们称为Carrier路，亦称主路；其二路叫做Peak路，又唤辅路。
这两路信号最终在一个叫合路点（就是图中两路信号输出交点处）的地方汇聚（就像长江黄河同出一源（有待考证），最后又汇于汪洋大海一样），然后浩浩荡荡流入负载。
图2-1 典型两路Doherty架构其实说Doherty提升效率都是指其可以提升回退功率时的效率。
如第一回所讲，现在的通信信号都具有高的峰均比，功放大都在均值功率处工作。
举个例子，比如信号峰均比是6dB，平均功率是100W，那么功放的输出功率最高就要达到400W，因此如果你用一个400W的AB类功放回退到100W工作，那效率低的你自己都怕。
因此呢对Doherty架构来讲，其一，总的输出功率是由两个（或更多）的功放管非隔离合路在一起的。
如上图中的Carrier和Peak两个管子一起提供输出功率。
如此每个管子输出功率就不需要那么大了；其二，在输出均值功率时（回退时），通常只有一个功放管在工作（如上图中只有Carrier 管子，Peak关断），这个管子在输出该等级功率时的效率较高，比普通AB类回退要高近30%。
Doherty功率放大器的研究进展
万方数据
２００８年第５期
童富：Ｄｏｈｅｒｔｙ功率放大器的研究进展
３８１
时，会减小功放的负载调制范围，从而会影响效率 的改进，因此，设计多路Ｄｏｈｅｒｔｙ结构时，要综合考 虑效率和线性度。
卜一．
输出
Ｊ
口 ５／２
≥…类…∥ ｃｃｆ３
％～
一Ｃｒ
图８ ｇｍ。随着偏置变化的曲线
已有的并联型Ｄｏｈｅｒｔｙ结构前面的功分器占 了很大一部分面积。为了提高集成度，必须减小 芯片的面积，一种新颖的紧凑的串联型Ｄｏｈｅｒｔｙ结 构［９。１ ０｜，如图９所示。可以看到新结构已省去了前 面的功分器。其工作原理还是可以用３步来阐述： （１）当输入功率较小时，ＺＰｚ．。远远大于ＺＰ，，因此主 功放的输出功率主要经由通路１输出；（２）当输入 功率达到开启辅助功放时，此时主功放已达到预 饱和，但辅助功放的负载调制效应还不是很明显， Ｚ踢。还相当大；（３）当输入功率达到激励峰值时， Ｚ％。急剧减小，功率主要经由通道２输出。图ｌＯ是 一个采用预失真技术的前置补偿电路，通过调节 Ｌ。和Ｕ，能产生负的ＡＭ—ＰＭ失真，用来抵消后 置电路中正的ＡＭ—ＰＭ失真。
２ Ｆｉ两＝丽’冬冬ｏｂ’
式中，Ｒ。为传输线最优化特征阻抗；Ｉ，为各辅助 功放的电流幅度。当低输入功率时（ｊ，＝Ｏ），Ｚｃ＝ Ｎ·Ｚ。；当输入功率达到激励峰值时（ＪＰ＝工ｃ）， Ｚ（，一Ｚｏ。当Ｎ＝２时，即为经典的对称Ｄｏｈｅｒｔｙ 功放结构。
印茵
图５反馈预失真结构图
号ｙ（￡），得到误差信号Ｐ（￡），再将误差信号Ｐ（￡）反 馈到输入端，与输入信号ｚ（￡）进行相加，得到预失 真（ＰＤ）信号，然后将ＰＤ信号作为功放的输入信 号，这样就大大地提高了功放的线性度。
图６多路Ｄｏｈｅｒｔｙ功放结构
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％。
高效Doherty功放在数字电视前端发射机中的应用
高效Doherty功放在数字电视前端发射机中的应用摘要：数字电视发射机是采用OFDM 调制方式，因此对发射机中功率放大器的效率会提出非常高的要求。
针对OFDM 信号的高峰均比(PAPR)特性，将Doherty 功放引入前端功率放大器，介绍了Doherty 功放的原理和基本结构，通过计算机仿真验证了这种功放电路在数字电视发射系统中的应用效果，设计了具体的实际电路，并进行测试，取得实际的结果。
结果表明所设计的Doherty功放很好地解决了目前数字电视前端发射机存在的效率低的问题，具有很大的实用性。
关键词：数字电视；Doherty；数字电视发射机；功率放大器0 引言OFDM 信号频谱利用率高，抗码间串扰(ISI)性能强，它将是第4 代移动通信的核心技术。
由于OFDM 信号是由多个独立的经过调制的子载波信号叠加而成，合成信号有可能产生很高的峰值平均功率比(PAPR)，当该信号通过非线性高功率放大器时，功率放大器的非线性特性会使信号产生严重的畸变，使各子载波间正交性被破坏，产生载波间串扰(ICI)，高效率的功率放大器也就成为OFDM 系统的重点。
目前，采用Frees-cale 公司的MRF9060 进行设计的前馈功率放大器，其效率可以达到30％。
而Doherty 功放，由于其工作在C 类，理论上其效率可以达到75 ％，因此在移动通信前端功放中得到广泛应用。
Doherty 功放结合预失真技术使用在数字电视前端系统中，使得数字电视前端功放的效率得到进一步的提高，与原来的前馈相比，实际工作效率至少可以提高10％，因此，Doherty 功放在数字电视前端系统中的应用也将越来越广泛。
本次设计主要介绍Doherty 功放在数字电视前端发射系统中的应用，以提高前端发射系统的效率。
1 Doherty 功率放大器原理概述Doherty 功率放大器是一种专门针对非恒定包络的调制信号的高效线性功率放大器，由美国Bell 实验室的射频工程师。
doherty功放技术介绍
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1.1 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A B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78.5％。
如果这时候将激励加大一倍，那么，管子在达到峰值的一半时就出现饱和了，效率也达到最大的78.5％，此时辅助功放也开始与主放大器一起工作（C类，门限设置为激励信号电压的一半）。
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对于本文提到的经典电路，γ = 2 。
Vm =
2Z02 Ropt
Im
( 2Z02 Ropt
−
Z0γ
)Im
−
Z0γ isat
I p < isat I p > isat
为了使得 Auxiliary Amplifier 能够控制住 Main Amplifier 电压值，大
功率时保持预饱和状态，需要
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Freescale 设计了 MRF6S21190 的 Doherty 功放，其版图如下
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此功放的匹配电路就是以 25 欧姆为负载进行设计的，这样在相
当程度上减小了功放尺寸，支持了功放小型化的需求，可以提倡，不
过由于是以 25 欧姆进行匹配的，所以在调试单路功放时需要 50 欧姆
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转变，如图所示
这样功放由最大效率状态向最大输出状态转变，效率维持不变（理想情 况，实际上有所下降），线性有所提高，通常并不明显。 3）大信号阶段
随着输入信号的逐步增强，Auxiliary Amplifier 和 Main Amplifier 的 电流增大，Main Amplifier 输出电压不变（理想情况），保持高效率，而 Main Amplifier 的负载继续减小，功率输出增加，当 Auxiliary Amplifier 达到 饱和时，Main Amplifier 和 Auxiliary Amplifier 电流都达到最大值，主、 辅功放负载均为 Ropt，此时相当于 AB 类功率合成，输出达到最大。
Auxiliary Amplifie 工作在 C 类，其漏电流与输入电平之间的关系用最 简单的线性模型近似，如图 3 所示
图 3 输出电流的线性近似 Auxiliary Amplifier 的漏电流可以用下面的数学模型表征
Ip =
0
I p < isat
γ (Im − isat ) I p > isat
反型结构是相对传统结构而言，简单的说就是 Main Amplifier 和 Auxiliary Amplifier 的位置进行互换，如下图，但是输出端的 offset 线可以相对变短，因为 Auxiliary Amplifier 后面的 1/4 波长线可以代替 offset3 实现其小信号的开路效果，因此尺寸可以减小。同时需要注意的 是反型结构 Main Amplifier 的负载是由 25 欧姆到 50 欧姆的变化过程， 大家可能不易理解，传统型的是由大负载获得高效率，而反型的却用小负 载获得，其实都无所谓只要能够实现负载调制和效率提高即可。
从上图得知工程模型比原理模型在输入和输出端增加了 offset 线， 其目的有 3 个：其一，调整 offset4 的长度，可以微调 Main Amplifier 的负载阻抗，以达到高效率和高线性的目的；其二，调整 offset3 的长 度可以保证小信号下 Auxiliary Amplifier 的开路效果，通常阻抗为 300 欧姆；offset1 和 offset2 用于调整两路的相位差，由于 Main Amplifier 和 Auxiliary Amplifier 工作点上有差别，必然相位上存在差异，因此 需要微调，另外其长度也能调整功放的中心频率。
到 25 欧姆转换的工装，相对较为麻烦，这也是其缺点。
● 反型结构、增大负载阻抗
前面已经谈到反型结构在一定程度上已经减小了功放尺寸，再加
上增加负载阻抗，能进一步减小尺寸，其原理框图如下
50ohm/90deg
Carrier Amplifier Offset1
Peak Amplifier Offset2
Z0 = γ R = Ropt Doherty 功放工作的三个阶段
就本质而言，Doherty 技术就是有源负载调制技术，也就是说，Main Amplifier 的负载随着信号强度的变化而变化。那么有必要分不同阶段分别 阐述功放的状态，以及各阶段功放状态的转变。从输入信号强度划分，Doherty 功放的工作区域大致为三个阶段：小信号阶段、中等信号阶段和大信号阶段。 1）小信号阶段
当信号逐渐增强时，Auxiliary Amplifier 开启，有源调制效应出现， Main Amplifier 的等效负载，由 2Ropt 向 Ropt 方向减小（并没有达到 Ropt）， 而 Main Amplifier 电压受到 Auxiliary Amplifier 牵制保持预饱和状态（进 入深度饱和线性会极差），Auxiliary Amplifier 的负载也由开路状态向 Ropt
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LPA-S1 线性功放中主功放就是采用的这种方式，即 MRF21180 的反 型 Doherty 结构。 B）增加或者减小负载阻抗
●传统结构、减小负载阻抗 通常功放都是以 50 欧姆负载进行匹配设计的，而功放的阻抗一
般只有几欧姆，因此匹配电路的尺寸较大，匹配电路也比较复杂，为 了减小电路尺寸并且降低匹配设计难度，可以将负载阻抗降低，比如 说 25 欧姆，那么其框图如下
2． Doherty 功放的原理 Doherty 技术是由 W.H.Doherty 于 1936 年发明的，最初应用于行波管，
为广播提供大功率发射机，其架构简单易行，效率高，曾一度广泛应用。 Doherty 的原理框图如下
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图 1 Doherty 功放的基本框图
Doherty 功放分两路，一路是 Main Amplifier，或者称为 Carrier Amplifier，处于 AB 类状态，另一路是 Auxiliary Amplifier，或者称为 Peak Amplifier，一般为 B 类或者 C 类状态，输入端为 Willkinson 二等功分器， Auxiliary Amplifier 一路输入端有 1/4 波长线，用以平衡两路的相位；而 Main Amplifier 一路的输出端也有 1/4 波长线，作用除了与 Auxiliary Amplifier 输入端 1/4 波长线相呼应外，也是实现不同信号强度时负载变换， 达成负载调制的关键部件。
Doherty 功放
1． Doherty 应用的背景 为了提高通讯系统的频谱利用率，为用户提供快速的数据传输和多媒体
数据业务以及全球漫游功能，现在的通讯系统采用宽带的数字调制技术，如 BPSK、QPSK 和 QAM 等，WCDMA、TDSCDMA 和 CDMA2000 均为非恒包络信号， 其峰均比都较高，这就意味着发射通道要使用高线性放大器，为了满足大动 态内的线性指标，系统通常使用大回退的 AB 类功放，功放的效率极低，又不 能满足供应商的节能要求，为了解决这个矛盾，只能借助高效率功放和线性 化技术的有效配合。目前的线性化技术有前馈技术、模拟预失真和数字预失 真，前几年前馈技术和模拟预失真技术被广泛应用于商用机中，随着技术的 发展和精力的投入，数字预失真技术近一两年内也陆续成熟并得以应用，这 样就有待于高效率功放的出现。提高效率的方法有小回退 AB 类功放、Doherty 技术、Cherix 技术、EER（envelope elimination and restoration）和动 态包络跟踪等技术。其中，小回退 AB 类功放虽然实现容易，便于生产，但其 提高效率的能力有限，不足以满足要求；Cherix 技术需要信号幅度和相位在 宽频带内的精确转换，技术难度很大；EER（envelope elimination and restoration）和动态包络跟踪需要宽带和高反应速度的电源转换器，目前的 器件不能达到要求；而 Doherty 技术不需要高性能的器件，只是通过匹配电 路和 Auxiliary Amplifier 的配合实现有源调制即可，鉴于 Doherty 功放结 构简单的优点，其研究比较广泛，也陆续付诸使用，并在原由构架至上有所 演变，以克服其自身缺点，谋求性能改善。不过动态包络跟踪技术同时实现 了高线性和高效率，并且结构相对简单，就个人观点其将是继 Doherty 技术 后的发展趋势。
从上面公式可以得出这样的结论：负载上的电压只与 Main Amplifier
电流有关，当然线性指标也主要由 Main Amplifier 决定；另外 Main Amplifier
的输出电压是由 Auxiliary Amplifier 电流牵制的。
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图 2 Doherty 功放的等效电路
在小信号阶段，由于 Auxiliary Amplifie 工作在于 B 类或者 C 类，信号
强度不足以使得其工作，因此其截止， I p = 0 ，呈现开路状态，因此
Vm
=
2Z
2 0
Ropt
Im
Main Amplifier 等效负载为
Zl
=
2Z02 Ropt
= 2Ropt
由于 1/4 波长变换线将负载变为 2Rpot，负载电压升高，致使 Main Amplifier 提前进入预饱和状态，效率提高。 2）中等信号阶段
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总结： 从 Doherty 功放的基本原理出发，我觉得它能够在较大范围内保持高效 率的关键可以总结为以下几点： 1. 小信号提前饱和效应 利用功放工作点越靠近饱和点，功放效率越高的特点，小信号 时，Auxiliary Amplifier 截止，Main Amplifier 负载为 2Ropt， Main Amplifier 提前预饱和，效率提高； 2. Auxiliary Amplifier 的牵制作用 为了保持 Main Amplifier 的高效率而不使其进入饱和状态， Doherty 功放利用 Auxiliary Amplifier 的推挽作用，牵制住 Main Amplifier 的输出电压不变（理想情况），而其输出电流随输入电平 变大，其等效负载减小 2Ropt—Ropt，实现高功率输出，也称作“负 载调制”. 3． Main Amplifier 的状态转变 Main Amplifier 在小信号阶段应该处于最大效率匹配状态，大信 号时处于最大输出匹配状态，中等信号阶段 Main Amplifier 处于由最 大效率状态到最大输出状态的过渡状态，既能保证较高的效率又能兼