如何使用ADS平台设计不对称的Doherty功率放大器

　　为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率，仿真设计了一款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的 Deherty功率放大器。基于ADS平台，采用MRF6S21140H LDMOS晶体管，通过优化载波放大器和峰值放大器的栅极偏置电压改善三阶互调失真（IMD3），同时通过调节输入功率分配比例改善由于峰值放大器对载波放大器牵引不足导致的失配问题，从而改善不对称Doberty功率放大器的输出性能。仿真结果表明，当载波放大器的栅极偏置电压为2.84V，峰值放大器的栅极偏置电压为0.85 V并且输入功率比例为1：2.3，输出功率为44 dBm时其功率附加效率（PAE）为24.21%，IMD3为-44.46 dBc，和传统AB类平衡功率放大器相比PAE提高了8.58%，IMD3改善了6.98dBc。对于现代无线通信系统，多载波、宽带、高传输速率已经成为其发展的方向。随着频谱资源的日益紧张，为了在有限的带宽内传输更多的数据，在WCDMA系统中采用BPSK和QPSK等非线性调制方式，系统的瞬时传输功率产生较高的峰均比，功率放大器需要通过较大的功率回退的方式来满足系统对线性度的要求。目前WCDMA基站或直放站中的功率放大器是最主要的功耗单元，为了满足系统线性度的要求通常偏置在A类和AB类，效率都比较低，一般在8%～15%。因此，研究设计线性高效的射频功率放大器成为功率放大器研究领域的一个热门课题，Doberty结构的功率放大器以其效率高、实现方法简单、成本低廉等优点引起了人们越来越多的关注和研究。本文基于ADS仿真平台，在深入研究分析Doherty结构的工作原理和优缺点的基础上，设计了一款满足WCDMA基站性能要求的不对称Doberty功率放大器。

　　传统Doberty功率放大器的结构示意图如图1所示，它一般由载波放大器（Carrier Amplifier）和峰值放大器（PeakingAmplifier）并行连接组成。其中载波放大器一般偏置在AB类工作模式，输出端串联一个微带线起阻抗变换的作用;峰值放大器一般偏置在C 类工作模式，输入匹配网络前端附加的微带线起到相位平衡的效果。