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。
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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