摘要：本文描述了395MHz-455MHz Doherty放大器的一種緊湊型設計方法。在本文中，90度混合電橋被用作Doherty合成器，用來替代傳統的四分之一波長線來實現Doherty合成器，隨著應用頻率的降低四分之一波長線將占用更大的布板面積，甚至有的時候無法實現。在本文中，我們設計實現了一種非常緊湊型的Doherty放大器，并將和基于相同輸入輸出匹配電路實現的平衡式AB類放大器做性能對比，最終我們設計實現了在輸出功率43dBm時，漏極效率43%，未校正鄰道泄漏比-33dBc，輸出信號的峰均比7.5dB。
早在1936年，W.H. Doherty首次提出了一種高效節能的放大器結構[1]。由于效率高，結構簡單并且不需要復雜的外圍電路，Doherty放大器獲得了非常廣泛的應用。典型的Doherty放大器結構框圖如圖1所示，由載波放大器，峰值放大器以及Doherty合成器組成。傳統的Doherty合成器會隨著頻率的降低占用更大的PCB板面積，甚至有的時候體積龐大到無法實現布板。如果采用傳統設計方法，在RO4350B 20mil基材上設計實現395MHz-455MHz的Doherty合成器，合成器中的每條四分之一波長線長度將超過100mm，這就意味著需要更大的PCB板面積，從而增加了產品的成本。
圖1、Doherty放大器的結構框圖
在本文中，基于90度混合電橋，我們設計并實現了一種非常緊湊型的Doherty高效放大器，其中載波放大器和峰值放大器采用飛思卡爾的功率放大器MRFE6S9045N。為了更好的理解本設計，我們將分析傳統Doherty放大器的工作原理，并將與本設計的工作原理作對比。
1、設計方法
本文中的90度混合電橋采用ANAREN公司的11303-3。90度混合電橋其等效的分支線耦合器的電路圖如圖2所示。盡管90度混合電橋和分支線耦合器具有相同的功能，但是就395MHz-455MHz頻率而言，實現體積相差甚遠，11303-3器件的封裝面積為16mm*12mm，如果在RO4350B 20mil厚基材上設計395MHz-455MHz分支線耦合器，其占用的布板面積約為100mm*100mm。運用奇偶模分析方法分析分支線耦合器[2]，我們可以得到圖2中(b) (c) (d)電路在電氣功能上是完全等效的，圖2中電路(e)和電路(f)在電氣功能上是完全等效的。當然，我們也可以借助安捷倫仿真軟件Advanced Design System (ADS) 進行S參數仿真，以驗證上述結論。
圖2、90度混合電橋的微帶等效電路