基于ADS平台改进型Doherty电路设计与仿真（一）
摘要:首先理论上推导，再通过Advanced design system( ADS) 平台仿真验证,仿真设计一款工作于2. 14 GHz 频段改进型Doherty功率放大器，与传统Doherty电路相比，其输出合路部分采用了3dB混合电桥进行合路，结构简单，无需调整主放大器和峰值放大器的补偿线即可达到改善输出效率。仿真结果表明，在峰值功率回退6dB时，其电流附加效率( PAE) 为43.3%，比工作在AB 类的功率放大器提高了16.7%，与传统的Doherty 功率放大器相当。因此，这种结构简单的改进型Doherty电路不但提高了PAE，而且可靠性好，易于批量生产，适用于现代无线通信系统中。
关键词:ADS;3dB混合电桥;改进型Doherty;功率附加效率;
1、引言
在现代数字通信中,调制技术运用了非恒包络调制方式，峰值和平均值相差较大，描述为峰均比（PAR），为了满足线性度的要求，则往往采用功率回退的方法来达到线性度的提升。随着功率的回退，放大器效率的效率也会大大的降低。将Doherty 技术运用到射频功率放大器中，可以显著的提高系统的效率。
传统的Doherty 放大器提出了用一段1/4 阻抗变换线连接载波放大器和峰值放大器，从而改善功率放大器的效率，电路结构比较复杂。同时，还需在峰值放大器和载波放大器链路后面加入补偿线，当小信号阶段，峰值放大器后面的补偿线用于将峰值放大器的小阻抗变换成大阻抗，实现开路状态，使得Doherty 功率放大器在高功率和低功率状态下都能够很好的匹配负载阻抗，实现高效率。而本文中提出使用一种3dB混合电桥来替代传统电路中的1/4阻抗变换线和补偿线，使得电路更简单，简化调试过程，提高了生产可行性和系统可靠性。
2、Doherty 功率放大器的原理
Doherty 功率放大器这一概念首先由贝尔实验室的William H.Doherty 提出的。起初它是应用于真空管放大器。经典Doherty功放的框图如图1 所示，电路中包括3dB功分器，两段1/4波长微带线和主功放、辅助功放。其中，辅助功放前的1/4波长微带线实现了其电流相对主功放输入电流相位滞后90 度，而主功放后面的1/4波长微带线在补偿了输出相位差的同时，更重要的是起到了阻抗变换的作用。
图1、Doherty功放的基本框图
载波放大器工作在B类或者AB 类，峰值放大器工作在C类，当输入信号比较小的时候，峰值放大器截止，只有载波放大器处于工作状态；当管子的输出电压达到峰值饱和点时，理论上的效率可以达到π/4。如果这时候将激励加大一倍，那么，放大器在达到峰值的一半时就出现饱和了，效率也达到最大的π/4 ,此时峰值放大器也开始与载波放大器一起工作。峰值放大器的引入,从载波放大器的角度看,负载减小了,因为峰值放大器对负载的作用相当于串连了一个负阻抗,所以,尽管载波放大器的输出电压已经饱和，输出功率因为负载的减小却持续增大(流过负载的电流变大了) 。当达到激励的峰值时,峰值放大器也达到了自己效率的最大点,这样两个功放合在一起的效率就远远高于单个B 类功放的效率。单个B 类功放的最大效率π/4 出现在峰值处,现在π/4 的效率在峰值的一半（回退6dB）就出现了。所以这种结构可以达到很高的效率（图2）。
图2、载波、峰值放大器不同功率比对应的效率最高点
