采用扩展的双端口S参数解集和不规则匹配网络设计的宽带Doherty功率放大器

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Broadband Doherty Power Amplifier Design Using an Extended Two-Port S-Parameter Solution Set With Irregular Matching Networks

Doherty功率放大器基于扩展两端口S参数建模和 irregular匹配网络设计，采用多边形布尔运算提取高效率高功率阻抗区域，结合Poisson-disk采样生成多样化阻抗点，并开发两阶段联合优化方法，实现1.2-3.1GHz宽带DPA的高性能指标：饱和输出功率>43.1dBm，效率51.8%-70.6%，ACLR优于-50dBc。

　　

摘要：

本文提出了一种基于扩展的双端口S参数解集和不规则匹配网络的宽带Doherty功率放大器（DPA）综合设计方法。该方法不再分别设计载波网络、峰值网络和后匹配网络，而是将整个输出合成网络（OCN）视为一个单一的双端口网络，从而捕捉决定宽带Doherty性能的实际交互作用和负载调制机制。为了扩大可行的设计空间，通过负载牵引仿真获得的最佳负载阻抗经过多边形布尔运算处理，以提取其高效高功率区域，随后采用泊松圆盘采样方法生成多种阻抗候选值。这些阻抗被转化为一个庞大的S参数解集，其中任何一种都适用于正确的Doherty负载调制。引入了一种不规则的微带匹配结构，以提供额外的自由度并实现直接的布局级优化。接着采用了两阶段选择和联合优化方法，结合无源S参数匹配和有源大信号性能来指导设计。为了验证所提出的方法，设计并制造了一个工作频率为1.2–3.1GHz、分数带宽为88.4%的DPA。测量结果显示，其输出功率饱和度超过43.1dBm，效率饱和度为51.8%–70.6%，6-dB退避效率为50.3%–55.6%；在数字预失真（DPD）的作用下，邻频道泄漏比（ACLR）优于?50 dBc。