引言

在無線通信和射頻技術快速發(fā)展的今天，Doherty放大器因其高效率和高線性度，在基站發(fā)射機和其他需要高功率水平的無線電通信系統(tǒng)中得到了廣泛應用。然而，Doherty放大器的優(yōu)化一直以來都是一項具有挑戰(zhàn)性的任務，這限制了其在更多射頻應用領域中的普及。幸運的是，隨著單片射頻控制器技術的出現(xiàn)，尤其是Peregrine半導體公司開發(fā)的UltraCMOS MPAC(單片相位與幅度控制器)，Doherty放大器的優(yōu)化變得更加簡單和高效，為其在更多射頻應用中的使用提供了可能。

Doherty放大器的基本原理與挑戰(zhàn)

Doherty放大器是由William H. Doherty于1936年提出的，其基本原理是將輸入信號進行功率分配，分別通過工作在AB類狀態(tài)的載波放大器和工作在C類狀態(tài)的峰值放大器進行放大，然后在輸出端通過負載調(diào)制網(wǎng)絡實現(xiàn)功率合成。這種架構能夠在回退功率水平下顯著提高功率附加效率，特別適用于無線通信系統(tǒng)中峰均比(PAR)較高的場景。

然而，Doherty放大器的優(yōu)化過程復雜且耗時。這主要是因為其架構中包含了多個對頻率和制造敏感的元件，如輸出負載匹配變壓器、阻抗反轉器等。此外，載波放大器和峰值放大器之間的相位和幅度校準需要精確控制，任何失配都會導致性能下降。傳統(tǒng)上，這一優(yōu)化過程依賴于人工操作，需要工程師使用分立元件進行調(diào)試，不僅成本高、耗時長，而且難以保證一致性。

單片射頻控制器UltraCMOS MPAC的出現(xiàn)

針對Doherty放大器優(yōu)化困難的問題，Peregrine半導體公司開發(fā)了UltraCMOS MPAC(單片相位與幅度控制器)。這款單片射頻控制器通過數(shù)字接口實現(xiàn)了載波和峰值路徑之間的相位與幅度校準，極大地簡化了優(yōu)化過程，提高了效率和可靠性。

UltraCMOS MPAC集成了1個數(shù)字串行外設接口(SPI)、2個移相器、2個數(shù)字分級衰減器和1個90度分離器，能夠獨立地調(diào)整載波和峰值路徑上的相位和幅度。這種單芯片系統(tǒng)避免了使用分立元件，不僅降低了成本，還提高了系統(tǒng)的整體性能和可靠性。工程師可以通過SPI接口輕松調(diào)整相位和幅度，無需再進行復雜的人工調(diào)試。

UltraCMOS MPAC的技術優(yōu)勢

高精度與寬范圍

UltraCMOS MPAC提供了每個路徑87.2°的寬相移范圍和2.8°的精細步距，確保了相位和幅度的精確校準。其單路徑相對相位在整個射頻頻率范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的單一趨勢，為Doherty放大器提供了優(yōu)異的性能保障。

高線性度與低功耗

UltraCMOS MPAC能夠提供65dBm的IIP3高線性度和300μA的超低功耗，滿足了現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)對高效能和低能耗的需求。此外，它還支持31dBm的峰值輸入射頻功率，并具有30dB的高端口到端口隔離度，進一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

靈活性與集成度

UltraCMOS MPAC取消了多種分立元件，不僅降低了材料清單(BOM)的成本，還提高了系統(tǒng)的集成度和靈活性。工程師可以根據(jù)實際需求，通過SPI接口靈活調(diào)整相位和幅度，為基于LDMOS(橫向擴散的金屬氧化物半導體)或GaN(氮化鎵)的Doherty功放提供最大的調(diào)整靈活性。

促進Doherty放大器在更多射頻應用中的使用

隨著UltraCMOS MPAC的推出和應用，Doherty放大器在更多射頻應用領域中的使用得到了顯著促進。原本由于優(yōu)化困難而避免使用Doherty結構的市場和應用，現(xiàn)在可以借助這款單片射頻控制器輕松實現(xiàn)高效能和高線性度的功率放大。

例如，在無線通信基站中，Doherty放大器已經(jīng)占據(jù)了主導地位。隨著5G技術的快速發(fā)展和普及，對基站發(fā)射機的性能要求越來越高。UltraCMOS MPAC的應用使得Doherty放大器能夠更好地適應這些挑戰(zhàn)，提高基站發(fā)射機的效率和可靠性。

此外，Doherty放大器還可以應用于其他需要高功率水平和良好效率水平的無線電通信系統(tǒng)，如衛(wèi)星通信、雷達系統(tǒng)等。通過UltraCMOS MPAC的優(yōu)化，這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)更高的性能，滿足更廣泛的應用需求。

結論

單片射頻控制器UltraCMOS MPAC的出現(xiàn)，為Doherty放大器的優(yōu)化帶來了革命性的變化。它簡化了優(yōu)化過程，提高了效率和可靠性，使得Doherty放大器能夠更廣泛地應用于各種射頻領域。隨著技術的不斷進步和應用的深入拓展，Doherty放大器必將在無線通信和射頻技術中發(fā)揮更加重要的作用。