参考： 三路Doherty设计 01 射频基础知识–基础概念 Switchmode RF and Microwave Power Amplifiers、

理想架构的Doherty功率放大器（等分经典款）的理论与ADS电流源仿真参考：理想架构的Doherty功率放大器理论与仿真

本文的ADS工程下载：理想架构的非对称高回退Doherty功率放大器理论与仿真 不着急的穷学生和穷工程师可以私信我，打6-8折哦！

在理想架构的Doherty功率放大器理论与仿真中，已经对平衡的1：1的DPA的理论进行了分析，并在ADS中使用理想的电流源对Doherty的基本原理进行仿真，并对比了传统B类和DPA架构在回退状态下的效率曲线： 我们注意到，传统1：1的DPA的回退范围是6dB的，但是对于现代的调制信号，所需要的回退范围越来越大了，对于原生的20MHz的LTE信号，其PAPR到达8、9dB也非常正常，为了使得DPA能够在更大的回退范围内取得高效率，专家们研究出来了非对称高回退Doherty架构。

在理想架构的Doherty功率放大器理论与仿真已经介绍了经典的DPA的架构，其最前面有一个功率分配器，1：1分配时，我们在DPA饱和功率的四分之一处打开峰值功放，由此获得了6dB的回退范围。 但是，如果功率分配比不是1：1，而是把更多的功率分配给峰值功放，致使峰值功放提前开启，这样不就能获得更高的回退范围了吗？确实是这样的，Switchmode RF and Microwave Power Amplifiers一书中写到了功率分配比和回退范围的对应关系：

功率分配比和回退范围的对应关系表：

使用理想的电流源进行仿真，使用相位-90来等效峰值功放的相位延迟线，此处假设功率分配比为1：2：

假设饱和电压为50V，载波功放的饱和电流为1A，对于1：2的非对称DPA，载波功放会在输入电流为峰值的1/3处达到饱和（为什么是三分之一处之后会给出证明），此时的输出功率为50 * 0.333 * 0.5=8.33W。而当DPA完全达到最高输出功率后，输出功率为(50* 1+50* 2)* 0.5=75W，由此可得功率比为75/8.33=9，因此回退范围为10*log(1/9)=9.5dB，和上面书中理论一致。

但是，由于分配比为1：2，在饱和时峰值功放的输出功率为载波功放的两倍，也就是其输出电流为载波功放的两倍（单管作为压控电流源）。而对于一般的设计情况，我们使用相同的晶体管来设计DPA，这样峰值功放往往会在饱和时过驱动，从而其线性度有所下降：

在理想架构的Doherty功率放大器理论与仿真中，介绍了对称DPA的输出阻抗的基本特性，载波功放的输出阻抗随着有源的负载调制从2Ropt逐渐下降到Ropt，而峰值功放的输出阻抗从无穷逐渐下降到Ropt。这是因为在对称DPA结构中，载波功放、峰值功放在饱和时完全对称，各自提供一半的功率。

但是在非对称的1：2结构中，因为峰值功放的饱和电流是载波功放饱和时的两倍，因此峰值功放的饱和输出阻抗为Ropt/2，其结果为：

在非对称的1：2结构中，回退范围约为9.5，因此其在回退9.5dB时能够达到B类最佳效率78.54%：

1：3分配下12dB回退： 1：4分配下14dB回退：

但是，由于分配比为1：2，在饱和时峰值功放的输出功率为载波功放的两倍，也就是其输出电流为载波功放的两倍（单管作为压控电流源）。而对于一般的设计情况，我们使用相同的晶体管来设计DPA，这样峰值功放往往会在饱和时过驱动，从而其线性度有所下降。因此，可以使用多峰值管的结构，例如下面的1：1：1分配的DPA结构： 上图的结构实际上的实现效果和1：2的不对称结构类似，因为同样有两倍的能量由峰值功放提供。但是由于存在两个峰值功放均摊了压力，不会进入过饱和状态，并且在1：2时能够实现9dB的回退： 如果使用更多的峰值功放，其结构也是非常类似的：

这部分的具体理论参考文章：理想架构的高回退Doherty功率放大器理论与仿真-Multistage

非对称高回退DPA在峰值点和单个回退点效率可达78.54%，但是中间一块会掉下来，当回退数值高的时候就会很难受： 一种更加牛皮的架构是Multistage DPA架构，有多个回退点，这样回退效率要好很多，如：

具体的理论推导我暂时没有找到资料嘞，但是有一点需要额外解释。在2、ADS中对非对称DPA特性仿真中，我们实际上要设置两个东西，一个是峰值功放的开启的阈值，一个是功率分配的比率，这两者需要存在一定关系。在2、ADS中对非对称DPA特性仿真中的1：2的功分设计中，峰值功放的开启点设置在载波功放电流达到饱和电流的1/3处。实际上，这个关系是：

假设功分比为1：k 那么峰值功放开启时刻为载波功放电流达到饱和电流的1/(1+k)处

如下图： 功分比和峰值功放开启时刻的关系就包含在上面这张图中，就是峰值功放输出电流和负载电流的斜率要相等，就是蓝色线条和粉色线条平行，这样构建方程就是：

粉色斜率：1+k 蓝色斜率：k/(1-x)，其中x为峰值功放开启的横坐标 斜率相等：1+k=k/(1-x) 结果：x=1/(1+k)

由此可以得到关系了，那么为什么峰值功放输出电流和负载电流的斜率要相等呢。这是因为在载波功放电压进入饱和状态后，其为负载提供的电流是恒定的（I_carrier是逐渐增大，但是其四分之一波长线后的电流保持不变，待会儿证明），那么载波功放饱和、峰值功放开启时，负载增加的电流值全部由峰值功放提供，因此上面蓝色线条和粉色线条平行。

载波功放电压进入饱和状态后，其为负载提供的电流是恒定的（I_carrier是逐渐增大，但是其四分之一波长线后的电流保持不变）的证明：

微带线的ABCD矩阵的推导、转换与级联-Matlab计算实例中介绍了微带线的ABCD矩阵的推导公式： [ A B C D ] = [ cos ⁡ β ℓ j Z 0 s i n β ℓ j Y 0 s i n β ℓ cos ⁡ β ℓ ] \begin{bmatrix}A&B\\C&D\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}\cos\beta\ell&\text{j}Z_0\mathrm{sin}\beta\ell\\\text{j}Y_0\mathrm{sin}\beta\ell&\cos\beta\ell\end{bmatrix} [AC​BD​]=[cosβℓjY0​sinβℓ​jZ0​sinβℓcosβℓ​] 我们此处的TL1是四分之一波长线，因此 β ℓ \beta\ell βℓ的值为 π / 2 \pi/2 π/2，因此： [ A B C D ] = [ 0 j Z 0 j Y 0 0 ] \begin{bmatrix}A&B\\C&D\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0&jZ_0\\jY_0&0\end{bmatrix} [AC​BD​]=[0jY0​​jZ0​0​] ABCD矩阵描述的是端口电压电流的关系，因此有： V 1 = j Z 0 I 2 {V_1} = {\rm{j}}{Z_0}{I_2} V1​=jZ0​I2​ 我们知道在饱和时载波功放的输出电压峰值不变，因此四分之一波长线后的电流I2也不变，由此得证。我们使用ADS仿真也可以验证：