一、引言
　　隨著通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，當(dāng)下各國都在加速4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的步伐。更高速，更優(yōu)質(zhì)，更靈活的眾多優(yōu)點，讓4G網(wǎng)絡(luò)有著無可比擬的優(yōu)越性。而高數(shù)據(jù)傳輸率和多模傳輸對通信系統(tǒng)產(chǎn)生了極大影響，復(fù)雜的調(diào)制方式無疑對基站中的模塊功率放大器提出了更高的線性度要求，同時也要求更高的信道帶寬，PA的研究也成為當(dāng)今的熱門研究領(lǐng)域。DXY鼎芯長期以來在微波射頻研究領(lǐng)域也作了大量投入，涵蓋無線通信（直放站、基站、RRU、WLAN）、WIFI、CMMB、 ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）等，公司的微波射頻實驗室已成為NXP和清華大學(xué)微電子研究所的應(yīng)用工程實驗室，本文設(shè)計的反向Doherty功率放大器便是其中產(chǎn)品之一。
　　PA作為收發(fā)信機的組成部分，約占其系統(tǒng)能耗的1/3。傳統(tǒng)的基站功放是通過功率回退，單純犧牲功放效率來提升線性度。為了降低通信運營商的運營成本，順應(yīng)綠色通信發(fā)展大趨勢，提高PA效率的研究已是迫在眉睫。而傳統(tǒng)的DPA在功率回退一定范圍內(nèi)也能提供足夠高的效率，足見DPA的研究就顯得尤為重要。和傳統(tǒng)DPA相比，IDPA結(jié)構(gòu)峰值放大器后的1/4波長傳輸線在補償相位的同時，還能減少功率泄露，進一步提高了功放效率。
　　二、IDPA的工作原理
　　傳統(tǒng)的DPA包括載波功率放大器和峰值功率放大器，載波功放工作于B類或AB類，峰值功放工作于C類。載波功放一直都在工作，而峰值功放在峰值時才開啟工作。當(dāng)載波功放達到飽和態(tài)而峰值功放將要開啟工作時，效率達到B類功放的理論值78.5%。隨著輸入信號逐漸加大，峰值功放開啟工作，從而減小了載波功放的視在阻抗，相當(dāng)于給載波功放串聯(lián)了一個負阻抗。此時載波功放一直處于飽和狀態(tài)，其輸出電壓恒定，隨著輸出阻抗的不斷減小，載波功放的輸出電流也不斷變大。當(dāng)峰值功放達到飽和態(tài)時，其效率也達到。一個B類功放在峰值時才能達到效率值，而此Doherty功放只需在峰值的一半即能達到效率值。
　　在載波功放后面的1/4波長傳輸線起阻抗變換作用，同時也使兩路功放產(chǎn)生了90°相差，為了使兩路功放輸出同相，就需要在峰值功放前補充90°相移。DPA結(jié)構(gòu)框圖如下：

　　相比傳統(tǒng)的DPA結(jié)構(gòu)，IDPA結(jié)構(gòu)的1/4波長傳輸線補充在峰值功放后面，在起到相位補償?shù)耐瑫r，還能減小功率泄露，進一步提高了功放效率。IDPA結(jié)構(gòu)如下圖。

　　對于DPA技術(shù)，在載波放大器達到飽和狀態(tài)時，峰值放大器才開啟工作，這樣才能保證功放在回退一定范圍內(nèi)效率始終維持在一個較高的水平，不至于急劇下降。
　　在小信號工作階段，載波放大器正常工作，峰值放大器關(guān)斷未工作。

　　假設(shè)載波功放和峰值功放是等功率輸入，則載波功放的輸出阻抗Z1由2R逐漸減小，從而能輸出更大的功率，使IDPA的效率始終維持在較高的水平，不至于在功率回退一定范圍內(nèi)，效率出現(xiàn)急劇下降。由于兩路功放的電路網(wǎng)絡(luò)相同，從而會有相同的輸出功率，相同大小的電流輸出。此時 Z1=Z2=Z3=Z0=R=50歐。
　　三、IDPA的設(shè)計
　　本設(shè)計選用的功放管是NXP的BLF8G27LS-100P，載波放大器工作于AB類，柵壓選為1.99V，峰值放大器工作于C類，柵壓選為0.67V。
　　針對不同飽和功率和效率設(shè)計輸入輸出匹配電路。漏極采用雙邊平衡饋電結(jié)構(gòu)，電路由RF濾波電容、包絡(luò)頻率去耦電容以及1/4波長微帶線組成，此微帶線長度可根據(jù)功放性能進行調(diào)整，盡可能短路掉包絡(luò)頻率電壓。通過對偏置電路網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，進一步降低記憶效應(yīng)的影響，提高視頻帶寬VBW，以提高功放的寬帶特性。
　　功放管的負載阻抗會隨著輸入功率的改變而變化，在具體的功率和效率要求下，就可以通過調(diào)整輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和偏置電路網(wǎng)絡(luò)，以使功率和效率達到良好的折中。本設(shè)計經(jīng)過優(yōu)化后的實物電路如下圖

　　四、測試結(jié)果分析
　　測試2500MHz-2690MHz頻段范圍內(nèi)2500MHz、2595MHz、2690MHz的AM-AM曲線，

2500MHz AM-AM

2595MHz AM-AM

　　2690MHz AM-AM從以上的AM-AM曲線可以看出，在輸入功率-30dBm—-16dBm范圍內(nèi)，增益波動約為0.1dB，功放增益線性度較好。
　　用峰均比為10.3dB的WCDMA 單載波信號測試

　　上表所示為2500MHz-2690MHz頻段范圍內(nèi)的增益，功率和效率，增益波動為0.5dB，整個頻段范圍內(nèi)功率和效率的變化一致性較好，足見該款PA能滿足較寬的帶寬要求。
　　用帶寬為19.84MHz的WCDMA 四載波信號測試ACP

　　五、結(jié)論
　　針對高峰均比的4G-LTE寬帶信號，本文采用NXP（恩智浦）的BLF8G27LS-100P功放管設(shè)計了一款反向Doherty功率放大器，在保證功放效率維持在一個較高值的同時，也得到了一個較好的線性度，由此表明該款功率放大器能較好地應(yīng)用到4G-LTE等各種通信系統(tǒng)中。