Doherty功率放大器调试技术解析

上一篇文章我们讲了doherty的基本原理，这篇文章我们来讲一下doherty的调试重点。

一、Doherty 的原理

Doherty 放大器通过两个并联的功放单元（通常称为载波放大器和峰值放大器 ）和一个功率合成/分配网络 （主要是四分之一波长传输线/阻抗变换器）来解决这个问题。其核心思想是负载调制 。

两个功放单元：

载波放大器： 通常工作在 Class AB 或 Class B。它设计为在较低的输入功率电平 （对应于平均输出功率范围）时即达到饱和，获得高效率。它的输出端连接一段四分之一波长传输线 （λ/4）。

峰值放大器： 通常工作在 Class C。它的偏置点使得它在较低输入功率时关闭 （不导通），只有当输入功率足够大（接近峰值功率）时才导通并贡献输出功率。它的输出直接连接到合成点。

二、doherty的架构

Doherty有两种典型的架构

Doherty功放主要有两种实现架构，调试策略因架构而异：

架构A：功分器型（Wilkinson Divider）

特点：输入端采用Wilkinson功分器实现3dB等分

调试要点：需在峰值支路引入相位补偿线，补偿载波支路λ/4传输线引入的90°相移

架构B：电桥型（Hybrid Coupler）

特点：采用90°混合电桥实现输入分配与隔离

调试要点：电桥本身提供正交相位关系，通常无需额外补偿线，但需关注端口隔离度

三、Doherty功放的制约

带宽限制是Doherty架构的本质约束。λ/4阻抗变换器的窄带特性决定了：

工作带宽通常限制在10-15%相对带宽

频带边缘会出现效率滚降和线性度恶化

宽带应用需采用多节λ/4线或连续模式Doherty等扩展技术

四、doherty调试

1. 偏置点设置

偏置决定功放的工作类别和动态特性，是调试的基础。

载波放大器（Class AB）

目标：兼顾线性度与效率，通常设置静态电流为饱和电流的5-10%

方法：通过直流仿真确定使跨导线性度最佳的栅极电压

验证：小信号增益平坦度、静态功耗

峰值放大器（Class C）

目标：确保在回退点（通常6dB）精确开启

关键参数：开启阈值电压、跨导特性

调试技巧：逐步降低栅极偏置，监测输出电流曲线，确认在低功率时漏电流<1%额定值

工程经验：峰值放大器偏置过低会导致开启延迟，过高则降低回退效率。建议预留可调偏置电路便于现场优化。

2. 相位平衡调整

这是Doherty架构正常工作的关键，需要确保两路信号在合成点相位对齐。

实际操作中，根据选择的架构、确定是否在峰值放大器支路加入相位补偿线来平衡相位。

调试时需调整输入端微带线长度 ，使载波和峰值放大器输出信号相位一致。

3. 阻抗匹配优化

Doherty功放实际上上下两路的匹配是一样的，仅仅是静态工作点与相位的区别。并且由于doherty功放带宽不宽，调试上来说，主要就是主功放AB类的调试，然后复 制到峰值功放。

输出匹配 ：通过负载牵引仿真获得最优负载阻抗值，让功放获得最佳性能。

输入匹配 ：目标是实现最小的输入驻波比，确保信号有效传输。

4.联合调试

两路完全连接，校准输入补偿线长度消除相位偏移

精细调整输出匹配网络和栅极偏置，平衡效率与线性度

总结

Doherty功放的调试是一项系统工程，核心在于精确控制有源负载调制过程。通过分阶段独立优化、严格保证相位一致性、精细平衡效率与线性度，方能充分发挥Doherty架构在回退区的高效率优势。随着5G和雷达系统对功放性能要求的提升，掌握Doherty调试技术已成为射频工程师的核心能力。