一种新型Doherty功率放大器的设计

上式表明，从放大器的功率容量需要是主放大器功率容量的（1/α-1）倍。例如，α=0.5（DPA功率回退6dB）时，从放大器功率容量和主放大器功率容量相等;α=0.35（DPA功率回退为9dB）时，则要求从放大器功率容量是主放大器功率容量的1.82倍。

3、新型Doherty电路设计

由上节的分析可知，更大的功率回退意味着主放大器将在更低的输入功率下产生饱和，即α取值更小。因此，在使用单个Push-Pull类型或者两个相同型号的Single-End类型放大管设计DPA时，只要主功放漏极电压小于从功放漏极电压，就可以使主放大器的输出饱和功率效率从放大器输出饱和功率，从而可以等效地视主从放大器有不同的功率容量，符合器件选择要求。本文采用两只Freescale功放管MRF6S21050L来实现新型DPA的设计。

为确保主放大器工作在AB类，从放大器工作在C类，需要选择合适的静态工作点。为此，对功放管MRF6S21050L进行静态工作点扫描，结果如图3所示。根据扫描结果，新型DPA的静态工作点设置如下：主放大器栅极电压取2.7V，漏极电压取22V，漏极电流512mA，管子工作在AB类；从放大器栅极电压取1.7V，漏极电压取器件文档推荐值28V，漏极电流近似为零，管子工作在C类。

图3 MRF6S21050静态工作点扫描结果

在确定主从放大器的静态工作点后，就可利用ADS软件提供的负载牵引（Load Pull）功能来确定放大器的最优输入输出阻抗。然后根据得到的最优阻抗值进行放大器的输入输出匹配电路设计。虽然主从放大器使用了相同的管子，但由于它们的漏极偏置电压不同，因此主从放大器的匹配电路需要独立进行设计。完成整个匹配电路之后，根据传统DPA电路结构，就可以完成新型DPA电路的设计。

4、仿真结果

图4是主放大器电路在栅极电压保持2.7V，漏极电压分别取28V和22V时的输出功率仿真结果。可见，降低主放大器漏极偏置电压后，主放大器的输出饱和功率降低了2.6dB。如此一来，可以等效地视从放大器功率容量为主放大器功率容量的1.82倍，满足DPA系统中α取值0.35（DPA功率回退为9dB）时对主从功放功率容量的要求。

图4 主放大器不同漏极电压下输出功率仿真结果

图5 新型DPA和传统DPA附加效率仿真结果

图5是新型DPA电路和传统DPA电路的附加效率仿真结果。其中，传统DPA电路的静态工作点设置为：主从放大器的漏极偏置电压都取28V，主放大器栅极电压取2.7，从放大器栅极电压取1.7V，且主从放大器的匹配电路相同。由图可见，新型DPA电路相比于传统DPA，可以在功率回退9dB处就达到第一个峰值效率，且在中等输出功率时放大器附加效率也可以提升10%左右。

然而，在实际设计中还需要折中考虑，比如漏极电压降低后会导致放大器增益下降，高功率输出时的效率也有所下降。由于新型DPA中的主放大器提前进入饱和，所以相比于传统DPA，新型DPA的最大输出功率略为降低。

二、结论

如预期结果一样，降低主放大器的漏极偏置电压可以降低主放大器输出饱和功率，因而可采用相同放大管来设计α值更小的DPA电路。由此方法设计出的新型DPA电路相比于传统DPA，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阶段，附加效率也有10%左右的提升。

作者：邓国康 秦开宇，电子科技大学

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