深度解析射频放大器：平衡放大器与Doherty放大器的技术演进与实战应用

大家好，这里是射频学堂。

在人工智能普及的如此之广的今天，知识变得特别“廉价”，利用AI应用，比如kimmi，豆包，元宝或者deepsheek，我们可以非常轻松的获取我们想知道的东西，无论学历，专业。在复杂的知识点都可以信手拈来，比如我们最近利用AI来重塑隐晦难懂的射频知识点。我觉得AI应该 能够做的更多，但是一直没有找到应用的方式。

下面是利用AI整理到的射频知识点，今天接着干这事儿吧。

在射频功放设计中，功率和效率是两个永恒的话题。如何才能做到输出功率最大？如何提高功放的效率？这是射频设计的一直的追求。平衡放大器和Doherty放大器是这个目标的佼佼者。我们今天利用AI来重新整理一下射频功放设计中平衡放大器和Doherty放大器设计的知识点。

第一章

平衡放大器：对称架构下的性能突围

平衡放大器，作为射频领域的关键器件，其核心设计理念源于对称电路的巧妙运用。从电路架构上看，它宛如一对默契的搭档，通过两路对称的单端放大器并行工作，如同两位技艺精湛的舞者，在舞台上相互配合，展现出和谐之美。而 3dB 定向耦合器，则像是这场舞蹈的指挥者，精准地实现信号的分配与合成。这种独特的架构，利用对称性的力量，如同坚固的盾牌，有效地抵消共模噪声和非线性失真。

在实际应用中，以某典型电路为例，输入信号就像一位充满活力的使者，经耦合器分成两路等幅正交信号，它们分别进入不同的放大器，就像两个探索者在不同的路径上前行。放大后的信号由输出耦合器合成，而反射信号则被负载吸收，这一过程就像清理战场，确保信号传输的顺畅，有效降低了驻波比，使输入输出阻抗匹配更优，稳定性较单端放大器提升 30% 以上 ，如同为信号传输搭建了一条稳固的桥梁。

负载调制平衡放大器（LMBA），则是在平衡放大器的基础上，融入了负载调制技术，如同为一位优秀的运动员配备了更先进的训练装备。它通过动态调整输出负载阻抗，就像智能导航根据路况实时调整路线一样，在不同功率电平下优化放大器工作点。当输入信号变化时，负载网络如同一位敏锐的观察者，实时调节阻抗，使放大器始终处于高效率区，相比传统平衡放大器，能效提升 15%-20%，仿佛为放大器注入了一股强大的能量。该技术尤其适用于多频段通信场景，在这个场景中，不同频段的信号就像不同的航道，负载调制技术通过阻抗动态匹配，如同精准的航道调度员，减少频段切换带来的性能波动，确保信号在各个频段都能稳定传输。

平衡放大器关键设计要素与工程实现

1. 耦合器选型与电路匹配

3dB 定向耦合器的选择，在平衡放大器的设计中起着举足轻重的作用，它就像汽车的发动机，直接影响着整个系统的性能。微带型耦合器适用于 1GHz 以下频段，在这个频段范围内，它能够高效地完成信号分配与合成的任务；而波导型更适合高频场景，在高频环境中，能够快速准确地处理信号。设计时，精确计算耦合器的相位一致性至关重要，这就像校准钟表的时间一样，确保两路信号相位差严格控制在 90°±5° 范围内。以 1.03GHz 平衡放大器为例，采用罗杰斯 4003 基板设计微带耦合器，通过 ADS 仿真优化线宽和间距，这个过程就像精心雕琢一件艺术品，使插入损耗小于 0.5dB，隔离度大于 20dB，为平衡放大器的高性能运行奠定了坚实基础。

2. 低噪声与高稳定性设计

在噪声敏感场景，如雷达接收前端，低噪声放大器（LNA）就像一位安静的守护者，成为核心器件的不二之选。以 Qorvo 的 NBB500 模块为例，其噪声系数仅 3.2dB，内部集成 50Ω 匹配网络，无需额外匹配电路即可实现宽频稳定，就像一位自带稳定器的高手，在复杂的环境中也能保持出色的表现。

偏置电路设计采用分压电阻配合 LC 滤波，这一组合就像一个精密的过滤器，确保直流偏置稳定，抑制电源纹波对信号的干扰。在典型电路中，电源纹波抑制比（PSRR）可达 60dB 以上，有效地保证了信号的纯净度和稳定性，为后续的信号处理提供了可靠的保障。

典型应用案例解析

1. 无线通信领域的小型化实践

在 L 波段（1.03GHz）无线基站中，某型平衡放大器就像一位身材小巧但能力强大的战士，采用两级 90° 相移耦合器与 NBB500 放大器级联，体积仅为传统单端放大器的 60%，实现了小型化的突破。通过集成低通滤波器（截止频率 1.2GHz，带外抑制 30dB），它就像一个严格的门卫，只允许符合要求的信号通过，输出信号杂散抑制能力显著提升，满足 3GPP 标准对邻道功率比（ACPR）的严格要求（<-45dBc）。实测数据显示，该放大器在 200MHz 带宽内增益平坦度 < 0.5dB，输入输出驻波比 < 1.2，稳定系数 K>1.5，在实现小型化的同时，依然保持着卓越的性能，为无线通信领域的发展提供了有力支持。

2. 微波中继系统的抗干扰设计

在点对点微波通信中，平衡放大器的共模抑制特性就像一位强大的护盾，有效抵御多径干扰。某 5.8GHz 中继设备采用 QPA9805 平衡模块，内置 3dB 混合耦合器，输入输出 VSWR<1.1，在强电磁干扰环境下，信噪比（SNR）提升 10dB 以上，就像在嘈杂的环境中开辟出一片安静的空间，确保信号的清晰传输。

该模块支持 1.8V 逻辑控制停机模式，待机功耗仅 50μA，适合太阳能供电的偏远地区应用，就像一位节能的使者，在能源有限的环境中也能持续工作。实测连续工作寿命超过 5 年，故障率低于 0.1%，展现出了极高的可靠性和稳定性，为微波中继系统的稳定运行提供了可靠保障。

第二章

Doherty 放大器：动态负载调制下的效率革命

Doherty 放大器，作为射频功率放大器家族中的一颗璀璨明星，其独特的架构和工作机制犹如一把神奇的钥匙，开启了高效率功率放大的大门。它主要由主放大器和副放大器组成，。主放大器，通常工作在 AB 类状态，负责处理输入信号的平均功率部分，以确保信号在传输过程中的线性度和稳定性。而副放大器，则工作在 C 类状态，在输入信号达到峰值功率需求时，为主放大器提供支持，共同提升放大器的输出功率。

它们之间的协同工作堪称精妙绝伦。在低功率输入阶段，副放大器就像一位安静的旁观者，处于截止状态，此时只有主放大器在辛勤工作。主放大器通过 λ/4 阻抗变换线与输出合路器相连，其负载阻抗被巧妙地设置为 2Ropt ，这样的设计使得主放大器能够在接近饱和状态下高效工作，既保证了信号的线性度，又维持了较高的效率，就像一位优秀的驾驶员，在平稳行驶的同时，还能保持较低的油耗。

当输入功率逐渐增加，达到一定阈值时，副放大器如同听到了冲锋的号角，迅速导通。此时，主放大器和副放大器开始携手合作，共同承担功率放大的任务。副放大器的加入，使得负载阻抗从 2Ropt 降至 Ropt ，就像给汽车换上了更适合高速行驶的档位，放大器的输出功率得以显著提升。两路信号在输出合路器中完美合成，实现了功率的叠加，为系统提供了更强大的信号支持。

这种独特的工作模式，使得 Doherty 放大器在功率回退时仍能保持较高的效率。以 6dB 功率回退为例，其效率可高达 50% ，而传统 AB 类放大器在相同条件下的效率仅为 20% 左右，Doherty 放大器的效率提升了整整 30% ，这一优势在现代通信系统中显得尤为重要。在 LTE、5G NR 等通信标准中，信号的峰均比往往较高，传统放大器在处理这些信号时，效率会大幅下降，而 Doherty 放大器凭借其出色的效率表现，能够轻松应对这些挑战，为信号的高效传输提供了有力保障，就像一位可靠的信使，在复杂的路况中也能准时送达信件。

负载调制网络的关键作用

在 Doherty 放大器的高效运行背后，负载调制网络扮演着不可或缺的关键角色，它就像放大器的 “智能大脑”，精确地控制着信号的传输和功率的分配。输出合路器作为负载调制网络的核心组件之一，通常采用 3dB 电桥或分叉式结构，其作用就像一位公正的裁判，将主放大器和副放大器的输出信号进行公平、准确的合成。在这个过程中，合路器需要确保两路信号的相位和幅度一致，以实现最佳的功率合成效果，就像两位音乐家在演奏时，需要保持节奏和音调的和谐统一。

为了实现负载的动态调整，负载调制网络还配备了精心设计的可调相位线。这些相位线就像灵活的舞者，能够根据输入信号的变化，精确地调整信号的相位，从而实现负载的动态变化。当副放大器开启时，其输出信号通过 λ/4 线进行移相，就像给信号戴上了一副 “相位眼镜”，使其相位发生 90° 的变化。经过移相后的信号与主放大器的信号在合路器中同相合成，形成了一种奇妙的阻抗变换效果，使得负载能够根据信号的功率需求进行动态调整，就像智能空调能够根据室内温度自动调节制冷量一样。

为了进一步优化负载调制特性，工程师们还会通过调节隔离口电抗来精确控制合路器的相位响应。以短路微带线长度的调节为例，通过改变短路微带线的长度，就像调整琴弦的长度来改变音调一样，可以精确地控制隔离口的电抗，从而实现对合路器相位响应的精细调整。在典型设计中，相位误差需要被严格控制在 ±3° 以内，这一高精度的要求就像钟表匠对钟表零件的精准打磨，确保了主副放大器的负载调制特性能够完美匹配，为 Doherty 放大器的高效运行提供了坚实的保障。

高性能设计关键技术

1. 器件选型与偏置策略

在 Doherty 放大器的高性能设计中，器件选型与偏置策略就像为一场重要战役挑选精锐部队和制定精准战术一样关键。主放大器，作为信号处理的主力军，需要具备良好的线性度，以确保信号在放大过程中的准确性和稳定性，因此通常优选线性度好的 AB 类器件，如 LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）。LDMOS 器件就像一位经验丰富的老战士，在中等功率水平下能够稳定地放大信号，保持较高的线性度，为信号的高质量传输奠定了基础。

而副放大器，则需要在关键时刻迅速发挥作用，提供强大的功率支持，因此采用高效率的 C 类器件，如 GaN HEMT（氮化镓高电子迁移率晶体管）是最佳选择。GaN HEMT 器件犹如一位勇猛的特种兵，具有出色的高频特性和高效率，能够在高功率状态下迅速响应，与主放大器协同作战，共同提升放大器的整体性能。

以 QPA2705 模块为例，这款基于 GaN 工艺的 Doherty 功率放大器模块，在 2.6GHz 频段展现出了卓越的性能。其副放大器能够提供 27dBm 的输出功率，效率高达 65% ，就像一台高性能的发动机，能够高效地输出强大的动力。而主放大器则采用 AB 类偏置，静态电流设置为 50mA ，在保证线性度的同时，也维持了较高的效率。通过这种精心的器件选型和偏置策略，整个模块在平均功率点（回退 6dB）的效率成功提升至 55% ，为系统的高效运行提供了有力保障。

为了实现更灵活的负载切换，偏置电路还采用了动态电压调整技术。这一技术就像智能导航系统，能够根据输入功率的实时变化，精确地调节副放大器的栅压。当输入功率较低时，降低副放大器的栅压，使其处于截止状态，避免不必要的功耗；当输入功率升高时，及时提高栅压，使副放大器迅速导通，与主放大器协同工作。这种动态的电压调整，实现了平滑的负载切换，就像汽车在换挡时的平稳过渡，进一步提升了 Doherty 放大器的性能和效率。

2. 宽带匹配与热管理优化

在毫米波频段，如 28GHz ，Doherty 放大器面临着更为严峻的挑战，宽带匹配与热管理优化成为了实现高性能的关键技术，它们就像为飞行器配备了先进的导航系统和高效的散热装置，确保其在复杂环境中能够稳定运行。

为了实现宽带匹配，工程师们采用了多层 PCB 集成渐变式匹配网络，这一设计就像精心编织的一张网，能够在宽频带内实现良好的阻抗匹配。通过 HFSS（高频结构模拟器）仿真软件的优化，对微带线的尺寸进行精确调整，就像对乐器的弦长进行微调以获得最佳音色一样，使 3dB 带宽成功扩展至 2GHz（中心频率 ±1GHz） 。这样的宽带设计，使得 Doherty 放大器能够在更宽的频率范围内稳定工作，满足了现代通信系统对宽带信号处理的需求，就像一位全能的运动员，能够在不同的比赛项目中都有出色的表现。

热管理优化同样不容忽视。在高功率工作状态下，GaN 器件会产生大量的热量，就像一台高速运转的机器会产生高温一样，如果不能及时散热，将会严重影响器件的性能和可靠性。为了解决这一问题，工程师们将 GaN 器件直接焊接在铜基散热片上，利用铜的良好导热性，将热量迅速传导出去，就像给器件安装了一个高效的散热器。同时，结合表面贴装的微型风扇，形成了一套完善的散热系统，能够将结温有效地控制在 125℃以下，确保器件在长时间高功率工作状态下的稳定性。

经过实测，这种热设计的热阻 Rth<5℃/W ，相比传统设计，可靠性提升了 40% ，就像给器件穿上了一层坚固的铠甲，使其能够在恶劣的工作环境中稳定运行。这种高效的热管理优化，满足了 5G 基站 24 小时连续工作的严苛需求，为 5G 通信的稳定运行提供了可靠保障，就像一座坚固的灯塔，在黑夜中为船只指引方向。

Doherty PA 典型应用场景分析

1. 5G 大规模天线阵列（Massive MIMO）

在 5G 通信的时代浪潮中，大规模天线阵列（Massive MIMO）技术就像一把神奇的钥匙，开启了高速、高效通信的大门，而 Doherty 放大器则在其中扮演着至关重要的角色，犹如战场上的精锐部队，为信号的强大传输提供了坚实保障。

以 32 通道基站为例，单通道 Doherty 模块的设计堪称精妙绝伦。其尺寸仅为 6×10mm ，却集成了两级放大与输出合路器，就像一台小巧而强大的精密仪器，在有限的空间内实现了强大的功能。通过巧妙地调整漏极电压（主放大器 8V，副放大器 10V） ，就像为两位运动员量身定制了不同的训练强度，实现了效率与线性度的完美平衡。在这种优化设计下，Doherty 模块成功实现了误差矢量幅度（EVM）<1.5% ，这一指标就像衡量运动员动作准确性的标准，确保了信号在传输过程中的高精度，满足了 5G NR 高阶调制（256QAM）的严格要求。

实测数据更是彰显了 Doherty 模块的卓越性能。在 200MHz 带宽内，其增益平坦度 < 0.8dB ，就像一条平坦的高速公路，信号在传输过程中不会出现明显的起伏，保证了信号的稳定放大。邻道泄漏比（ACLR）<-50dBc ，这一指标就像严格的交通规则，有效抑制了信号对相邻信道的干扰，确保了频谱的高效利用。这些出色的性能表现，使得 Doherty 模块能够有效提升 Massive MIMO 系统的频谱效率，就像一位高效的交通管理员，在有限的频谱资源中实现了更多车辆的顺畅通行，为 5G 通信的高速、稳定传输提供了有力支持。

2. 卫星通信高功率发射端

在浩瀚的宇宙通信领域，卫星通信高功率发射端就像一座连接地球与太空的桥梁，而 Doherty 放大器则是这座桥梁上的强大动力源，为卫星通信的稳定和高效提供了关键支撑。

在 Ka 频段（26.5 - 40GHz）卫星转发器中，Doherty 放大器采用了对称式结构，主副放大器均为 GaN MMIC（单片微波集成电路），就像一对双胞胎战士，在高频率的战场上携手作战，展现出强大的实力。该放大器在饱和状态下能够输出 50W 的高功率，就像一台大功率的发动机，为卫星通信提供了充足的能量。在回退 3dB 时，效率仍能达到 45% ，这一出色的效率表现，使得卫星通信系统在保证通信质量的同时，能够有效降低能耗，就像一辆节能的汽车，在长途行驶中也能保持较低的油耗。

为了应对卫星在太空中复杂的工作环境，特别是温度变化对负载阻抗的影响，工程师们为 Doherty 放大器加载了温度补偿电路，这一电路就像一位智能的环境适应器，能够实时调整 λ/4 线的长度（精度 ±0.01mm） ，以补偿温度变化对负载阻抗的影响。通过这种精确的温度补偿，使增益温度系数 < 0.05dB/℃ ，确保了放大器在不同温度条件下都能稳定工作，就像一位坚韧的战士，无论环境多么恶劣，都能坚守岗位。

这种精心设计的 Doherty 放大器成功应用于某高通量卫星，为卫星通信带来了显著的提升。单波束覆盖面积提升了 20% ，就像一盏灯的照亮范围扩大了，使得卫星能够覆盖更广阔的区域，为更多用户提供通信服务。同时，功耗降低了 30% ，在实现高效通信的同时，也提高了卫星的能源利用效率，就像一位精打细算的管家，在保证生活质量的同时，还能节约开支。这一应用案例充分展示了 Doherty 放大器在卫星通信高功率发射端的巨大优势和潜力，为未来卫星通信的发展开辟了广阔的道路。

第三章

平衡放大器 vs Doherty 放大器：核心性能对比与选型指南

3.1 架构与性能指标对比

3.2 应用场景适配分析

1. 平衡放大器适用场景

1. 低噪声接收前端：如雷达、卫星接收机，要求噪声系数 <4dB，稳定性高（K>1.2），典型案例：1.03GHz 无线基站接收端，采用 NBB500 模块实现 3.2dB 噪声系数，抗干扰能力提升 20%。

2. 窄带高线性放大：如 FM 广播发射、固定频段通信，要求谐波失真 < 0.1%，相位噪声 <-120dBc/Hz，典型案例：800MHz 集群通信系统，使用 QPA9805 模块实现 + 43.2dBm OIP3，互调失真 <-55dBc。

2. Doherty 放大器适用场景

1. 宽带移动通信基站：支持多频段（如 2G/3G/4G/5G 共模），峰均比 > 9dB 的 OFDM 信号，典型案例：3.5GHz 5G 基站，采用 GaN Doherty 模块实现 55% 回退效率，功耗较传统方案降低 40%。

2. 高功率发射系统：如卫星转发器、雷达发射机，需要兼顾饱和功率与回退效率，典型案例：28GHz 毫米波基站，单模块输出功率 10W，回退 3dB 效率 45%，满足小区覆盖半径 500 米需求。

3.3 设计选型关键因素

1. 信号特性：窄带低峰均比选平衡放大器，宽带高峰均比选 Doherty。

2. 效率需求：平均功率场景（回退 3-6dB）优先 Doherty，饱和功率场景两者均可。

3. 线性度要求：OIP3>40dBm 选平衡，35-40dBm 可接受 Doherty。

4. 成本与复杂度：平衡放大器结构简单（元件少 50%），适合低成本场景；Doherty 需精密匹配网络，适合高性能需求。

第四章

未来发展趋势与技术挑战

平衡放大器技术演进

1. 集成化与小型化

随着物联网（IoT）等新兴领域的蓬勃发展，对射频器件的集成化和小型化提出了前所未有的高要求。平衡放大器作为其中的关键组件，也在积极顺应这一趋势。基于 LTCC（低温共烧陶瓷）技术的平衡放大器，宛如一颗闪耀的新星，正逐渐崭露头角。

LTCC 技术，凭借其独特的材料体系和先进的多层基板工艺，能够将耦合器、放大器、滤波器等多个关键组件巧妙地集成于一个微小的芯片之中。以 Qorvo 公司最新推出的平衡放大器模块为例，该模块成功地将原本分散的组件高度集成，使得其体积相较于传统设计大幅缩小，仅为 5×5mm 芯片大小 ，而集成度却实现了惊人的 3 倍提升。这种高度集成化的设计，不仅有效减少了外部连接线路带来的信号损耗和干扰，还极大地提高了系统的稳定性和可靠性，就像将一个小型的信号处理工厂浓缩在了一个小小的芯片里，各个组件紧密协作，高效运行。

在物联网终端设备中，空间资源可谓是极其宝贵，每一寸电路板面积都需要精打细算。而基于 LTCC 技术的平衡放大器，其小巧的体积和卓越的性能，恰好完美契合了这一需求。它能够轻松地嵌入到各种小型化的物联网设备中，如智能手表、无线传感器节点等，为这些设备提供稳定、高效的信号放大功能，助力物联网技术在各个领域的广泛应用和深入发展，就像为这些小巧的设备注入了强大的信号动力，使其能够在复杂的通信环境中准确地传输数据。

2. 多频段自适应

在 5G 通信时代，多模终端成为了市场的主流，用户对于设备能够在不同频段下灵活切换并保持稳定通信的需求愈发强烈。为了满足这一需求，平衡放大器正朝着多频段自适应的方向大步迈进。

引入数字可调匹配网络，成为了实现多频段自适应的关键技术突破。数字可调匹配网络，就像一个智能的信号调节大师，通过 FPGA（现场可编程门阵列）实时监测和分析输入信号的频率、功率等参数，然后迅速、精准地调整负载阻抗，以实现最佳的信号匹配效果。这种自适应的匹配方式，使得平衡放大器能够在 2 - 6GHz 的全频段范围内自由驰骋，轻松应对不同频段的信号放大需求，就像一位全能的运动员，能够在不同的比赛项目中都展现出卓越的实力。

以某款支持 5G 多模的智能手机为例，其内部集成的平衡放大器采用了数字可调匹配网络技术。在实际使用过程中，当手机在不同的 5G 频段之间切换时，平衡放大器能够迅速感知到频段的变化，并通过 FPGA 实时调整负载阻抗，确保在每个频段下都能保持稳定的增益和低噪声性能。实测数据显示，在 2.6GHz 频段，该平衡放大器的增益可达 20dB，噪声系数仅为 3dB；在 3.5GHz 频段，增益依然能够稳定在 18dB 以上，噪声系数保持在 3.5dB 以内。这种出色的多频段自适应能力，为 5G 多模终端提供了强大的信号支持，有效提升了用户的通信体验，让用户无论身处何地，都能享受到高速、稳定的 5G 网络服务，就像为用户搭建了一座畅通无阻的通信桥梁，连接起世界的每一个角落。

（二）Doherty 放大器前沿方向

1. 新型材料应用

在追求更高性能的道路上，新型材料的应用为 Doherty 放大器带来了全新的发展机遇。碳化硅（SiC）衬底的 GaN 器件，犹如一颗璀璨的明星，正逐渐成为 Doherty 放大器领域的新宠。

与传统的硅基器件相比，碳化硅衬底的 GaN 器件具有诸多卓越的性能优势。首先，其能够承受更高的工作温度，工作温度可提升至 150℃ ，这就像为器件赋予了耐高温的 “铠甲”，使其在高温环境下依然能够稳定运行。在 5G 基站等户外设备中，夏季高温时设备内部温度常常会急剧升高，而采用碳化硅衬底 GaN 器件的 Doherty 放大器，能够在这样的高温环境中保持良好的性能，有效减少了因温度过高导致的性能下降和故障发生，确保了基站的稳定运行，就像一位坚韧的战士，无论环境多么恶劣，都能坚守岗位。

其次，碳化硅衬底 GaN 器件的功率密度相比传统器件增加了 50% ，这意味着在相同的体积下，它能够输出更强大的功率，就像将一个小型发动机升级为大功率发动机，动力更强劲。这种高功率密度的特性，为毫米波 Doherty 模块的小型化提供了有力支持。在毫米波频段，由于波长较短，对器件的尺寸要求更为严格，而碳化硅衬底 GaN 器件的应用，使得毫米波 Doherty 模块能够在保持高性能的同时，实现体积的大幅缩小，为毫米波通信技术的发展开辟了更广阔的空间，就像为毫米波通信设备安装了一个小巧而强大的 “心脏”，使其能够在有限的空间内发挥出更大的效能。

2. 数字预失真（DPD）协同

随着通信技术的不断发展，对信号传输质量的要求越来越高，尤其是在 8K 视频传输等对信号线性度要求极高的应用场景中。Doherty 放大器虽然在效率方面表现出色，但在非线性失真方面仍存在一定的挑战，而数字预失真（DPD）技术与 Doherty 放大器的协同工作，为解决这一问题提供了有效的途径。

数字预失真技术，就像一位精准的信号矫正师，通过在信号输入放大器之前对其进行预处理，对放大器的非线性失真进行补偿，从而改善放大器的线性度。而结合 AI 算法优化预失真参数，更是让这一技术如虎添翼。AI 算法，凭借其强大的数据分析和学习能力，能够实时监测 Doherty 放大器的输出信号，根据信号的特性和失真情况，动态地调整预失真参数，实现对非线性失真的精准补偿，就像一位智能的医生，能够根据病人的病情实时调整治疗方案，达到最佳的治疗效果。

在 8K 视频传输系统中，信号的峰均比高达 12dB 以上，对放大器的线性度要求极为苛刻。采用结合 AI 算法优化数字预失真参数的 Doherty 放大器后，系统的误差矢量幅度（EVM）从 2% 成功降至 0.5% ，这一显著的提升使得信号的传输质量得到了极大的改善，确保了 8K 视频在传输过程中的准确性和稳定性，让用户能够享受到更加清晰、流畅的 8K 视频体验，就像为 8K 视频传输安装了一条高速、平稳的 “轨道”，让视频信号能够准确无误地抵达用户的设备。

4.3 共性技术挑战

1. 宽带匹配精度

在 10GHz 以上的高频段，平衡放大器和 Doherty 放大器都面临着宽带匹配精度的严峻挑战。以耦合器为例，在高频环境下，由于信号的波长变短，对耦合器的尺寸精度和相位一致性要求极高。然而，实际生产过程中，耦合器的相位一致性误差往往会超过 10° ，这就像一位舞蹈演员在表演时步伐出现了偏差，会严重影响信号的合成效果和传输性能。

为了解决这一问题，基于深度学习的自动校准算法应运而生。深度学习算法，就像一位经验丰富的教练，通过对大量的耦合器相位数据进行学习和分析，建立起精确的相位误差模型。当检测到耦合器的相位误差时，算法能够迅速根据模型计算出补偿值，对相位进行自动校准，确保相位一致性误差控制在极小的范围内。通过这种自动校准算法，能够有效提高耦合器在高频段的性能，进而提升平衡放大器和 Doherty 放大器的宽带匹配精度，为高频通信系统的稳定运行提供可靠保障，就像为高频信号传输的 “舞台” 进行了精准的校准，让信号能够在这个舞台上完美地展现自己。

2. 热可靠性设计

随着射频放大器的高密度集成和功率的不断提升，热可靠性设计成为了一个不容忽视的关键问题。在平衡放大器和 Doherty 放大器中，高密度集成使得多个组件紧密排列在一起，在工作过程中会产生大量的热量，而这些热量如果不能及时有效地散发出去，就会导致结温升高，进而影响器件的性能和可靠性。

研究表明，当结温不均导致温差超过 15℃时，器件的性能会出现明显的下降，甚至可能引发故障。为了解决这一问题，微流道液冷技术成为了热可靠性设计的重要突破方向。微流道液冷技术，就像为器件安装了一套高效的 “空调系统”，通过在芯片内部或散热器上设计微小的流道，让冷却液在其中循环流动，带走热量。这种技术能够将热阻降低至 3℃/W 以下 ，有效提高了散热效率，确保结温均匀分布，提升了器件的热可靠性。

以某款采用微流道液冷技术的 5G 基站用 Doherty 放大器为例，在长时间高功率工作状态下，通过微流道液冷系统的高效散热，结温能够稳定控制在 100℃以内，温差保持在 5℃以内，使得放大器的性能始终保持稳定，故障率显著降低，为 5G 基站的稳定运行提供了坚实的保障，就像为 5G 基站的心脏 ——Doherty 放大器，打造了一个舒适的 “工作环境”，让其能够持续高效地工作。

结语：

按需选择，释放射频放大潜力

平衡放大器与 Doherty 放大器分别代表了稳定性与效率优先的设计哲学，二者并非竞争关系，而是互补共存。在无线通信从 4G 向 5G 演进、雷达系统向高频段拓展的背景下，工程师需根据具体应用场景（如信号类型、频段、功率等级）精准选型，结合新型材料与数字技术，持续优化电路设计。未来，随着 6G 研发的推进，两种放大器技术将进一步融合，催生更高性能的射频放大方案，为万物互联时代提供坚实的硬件支撑。

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