摘要：本文描述了395MHz-455MHz Doherty放大器的一种紧凑型设计方法。在本文中，90度混合电桥被用作Doherty合成器，用来替代传统的四分之一波长线来实现Doherty合成器，随着应用频率的降低四分之一波长线将占用更大的布板面积，甚至有的时候无法实现。在本文中，我们设计实现了一种非常紧凑型的Doherty放大器，并将和基于相同输入输出匹配电路实现的平衡式AB类放大器做性能对比，最终我们设计实现了在输出功率43dBm时，漏极效率43%，未校正邻道泄漏比-33dBc，输出信号的峰均比7.5dB。
早在1936年，W.H. Doherty首次提出了一种高效节能的放大器结构[1]。由于效率高，结构简单并且不需要复杂的外围电路，Doherty放大器获得了非常广泛的应用。典型的Doherty放大器结构框图如图1所示，由载波放大器，峰值放大器以及Doherty合成器组成。传统的Doherty合成器会随着频率的降低占用更大的PCB板面积，甚至有的时候体积庞大到无法实现布板。如果采用传统设计方法，在RO4350B 20mil基材上设计实现395MHz-455MHz的Doherty合成器，合成器中的每条四分之一波长线长度将超过100mm，这就意味着需要更大的PCB板面积，从而增加了产品的成本。
图1、Doherty放大器的结构框图
在本文中，基于90度混合电桥，我们设计并实现了一种非常紧凑型的Doherty高效放大器，其中载波放大器和峰值放大器采用飞思卡尔的功率放大器MRFE6S9045N。为了更好的理解本设计，我们将分析传统Doherty放大器的工作原理，并将与本设计的工作原理作对比。
1、设计方法
本文中的90度混合电桥采用ANAREN公司的11303-3。90度混合电桥其等效的分支线耦合器的电路图如图2所示。尽管90度混合电桥和分支线耦合器具有相同的功能，但是就395MHz-455MHz频率而言，实现体积相差甚远，11303-3器件的封装面积为16mm*12mm，如果在RO4350B 20mil厚基材上设计395MHz-455MHz分支线耦合器，其占用的布板面积约为100mm*100mm。运用奇偶模分析方法分析分支线耦合器[2]，我们可以得到图2中(b) (c) (d)电路在电气功能上是完全等效的，图2中电路(e)和电路(f)在电气功能上是完全等效的。当然，我们也可以借助安捷伦仿真软件Advanced Design System (ADS) 进行S参数仿真，以验证上述结论。
图2、90度混合电桥的微带等效电路