优化Doherty放大器：高效率线性设计与数字预失真

本文主要探讨了采用数字预失真(Digital Pre-Distortion, DPD)的Doherty放大器设计方法。Doherty放大器是一种在宽动态范围下提供高效能和良好线性的功率放大器，它由载波放大器和峰值放大器组成，两者通过四分之一波长传输线相连。载波放大器通常工作在A类或AB类，注重线性性能，而峰值放大器则工作在C类，用于处理非线性负载。 设计Doherty放大器时，关键在于解决晶体管的非线性问题，这通常通过AWR公司的MicrowaveOffice电路设计软件来实现。恩智浦公司的晶体管技术为其提供了基础，通过标准拉负载技术确定工作点和最优负载。电磁仿真在此过程中扮演重要角色，特别是在模拟低阻抗输出匹配部分，由于带宽宽，封闭式模型可能不够精确，此时平面电磁仿真器AXIEM被用来提供更准确的结果。 数字预失真是一个关键步骤，它通过在信号进入放大器之前应用适当的波形修改来补偿非线性效应，从而改善线性度，降低相邻信道功率比(ACPR)。尽管谐波平衡软件通常用于主要的电路仿真，但文中还会涉及其他仿真技术，如电路包络仿真。 Doherty放大器因其高功率附加效率(Power Added Efficiency, PAE)而广泛应用于对功率需求高的应用，如蜂窝基站。其设计经历了从真空管到晶体管的演变，但基本原理保持不变。尤其在无线通信中，Doherty放大器对于处理峰均比信号的能力使其在现代通信系统中备受欢迎。 图1展示了典型的Doherty放大器拓扑，通过并联AB类和C类放大器，实现了功率的协同增益，提升了整体系统的效率。AB类放大器虽有较低的失真，但效率有限；而C类放大器则负责在高功率输出时提供额外的增益。这个结构允许在保持良好线性度的同时，克服单个放大器类型的局限性。