Doherty放大器必将在无线通信和射频技术中发挥更加重要的作用

引言

在无线通信和射频技术快速发展的今天，Doherty放大器因其高效率和高线性度，在基站发射机和其他需要高功率水平的无线电通信系统中得到了广泛应用。然而，Doherty放大器的优化一直以来都是一项具有挑战性的任务，这限制了其在更多射频应用领域中的普及。幸运的是，随着单片射频控制器技术的出现，尤其是Peregrine半导体公司开发的UltraCMOS MPAC(单片相位与幅度控制器)，Doherty放大器的优化变得更加简单和高效，为其在更多射频应用中的使用提供了可能。

Doherty放大器的基本原理与挑战

Doherty放大器是由William H. Doherty于1936年提出的，其基本原理是将输入信号进行功率分配，分别通过工作在AB类状态的载波放大器和工作在C类状态的峰值放大器进行放大，然后在输出端通过负载调制网络实现功率合成。这种架构能够在回退功率水平下显著提高功率附加效率，特别适用于无线通信系统中峰均比(PAR)较高的场景。

然而，Doherty放大器的优化过程复杂且耗时。这主要是因为其架构中包含了多个对频率和制造敏感的元件，如输出负载匹配变压器、阻抗反转器等。此外，载波放大器和峰值放大器之间的相位和幅度校准需要精确控制，任何失配都会导致性能下降。传统上，这一优化过程依赖于人工操作，需要工程师使用分立元件进行调试，不仅成本高、耗时长，而且难以保证一致性。

单片射频控制器UltraCMOS MPAC的出现

针对Doherty放大器优化困难的问题，Peregrine半导体公司开发了UltraCMOS MPAC(单片相位与幅度控制器)。这款单片射频控制器通过数字接口实现了载波和峰值路径之间的相位与幅度校准，极大地简化了优化过程，提高了效率和可靠性。

UltraCMOS MPAC集成了1个数字串行外设接口(SPI)、2个移相器、2个数字分级衰减器和1个90度分离器，能够独立地调整载波和峰值路径上的相位和幅度。这种单芯片系统避免了使用分立元件，不仅降低了成本，还提高了系统的整体性能和可靠性。工程师可以通过SPI接口轻松调整相位和幅度，无需再进行复杂的人工调试。

UltraCMOS MPAC的技术优势

高精度与宽范围

UltraCMOS MPAC提供了每个路径87.2°的宽相移范围和2.8°的精细步距，确保了相位和幅度的精确校准。其单路径相对相位在整个射频频率范围内保持稳定的单一趋势，为Doherty放大器提供了优异的性能保障。

高线性度与低功耗

UltraCMOS MPAC能够提供65dBm的IIP3高线性度和300μA的超低功耗，满足了现代无线通信系统对高效能和低能耗的需求。此外，它还支持31dBm的峰值输入射频功率，并具有30dB的高端口到端口隔离度，进一步提升了系统的稳定性和可靠性。

灵活性与集成度

UltraCMOS MPAC取消了多种分立元件，不仅降低了材料清单(BOM)的成本，还提高了系统的集成度和灵活性。工程师可以根据实际需求，通过SPI接口灵活调整相位和幅度，为基于LDMOS(横向扩散的金属氧化物半导体)或GaN(氮化镓)的Doherty功放提供最大的调整灵活性。

促进Doherty放大器在更多射频应用中的使用

随着UltraCMOS MPAC的推出和应用，Doherty放大器在更多射频应用领域中的使用得到了显著促进。原本由于优化困难而避免使用Doherty结构的市场和应用，现在可以借助这款单片射频控制器轻松实现高效能和高线性度的功率放大。

例如，在无线通信基站中，Doherty放大器已经占据了主导地位。随着5G技术的快速发展和普及，对基站发射机的性能要求越来越高。UltraCMOS MPAC的应用使得Doherty放大器能够更好地适应这些挑战，提高基站发射机的效率和可靠性。

此外，Doherty放大器还可以应用于其他需要高功率水平和良好效率水平的无线电通信系统，如卫星通信、雷达系统等。通过UltraCMOS MPAC的优化，这些系统可以实现更高的性能，满足更广泛的应用需求。

结论

单片射频控制器UltraCMOS MPAC的出现，为Doherty放大器的优化带来了革命性的变化。它简化了优化过程，提高了效率和可靠性，使得Doherty放大器能够更广泛地应用于各种射频领域。随着技术的不断进步和应用的深入拓展，Doherty放大器必将在无线通信和射频技术中发挥更加重要的作用。