采用混合耦合器作输出合路的Doherty放大器

传统的Doherty 功放的输出合路采用的是分叉形式的合路器，如图1 的虚线框内。

图1. 标准的Doherty 功放

这个电路的S参数矩阵是

Doherty 功放的输出合路器还可以有另外一种形式，那就是用3dB电桥来做，如图2。

图2. 采用3dB混合电桥作Doherty功放的输出合路器

3dB电桥的S参数矩阵是

[b]表示反射波，[a]表示入射波

当我们把隔离口开路时，b₄=a₄，代入到上式，并消去b₄、a₄，得到：

得到一个3端口网络，这个3端口网络的S参数矩阵为

和(1)式比较，仅涉及3 端口的参数的相位有差异，如果我们把后一电路的3 端口前加上90°相移，则这个电路的S 参数和前一电路完全相同，也为(1)式。如图3，两个电路是等效的。

图3. 这两个电路有着相同的S参数

由于3 口合路输出口是接50Ω负载，所以3口上的50Ω微带对功放除了相位延迟外不产生其他影响。

如果我们把4 口走一段微带再开路，那么会是什么情形呢。我们可以把1、2 端口的反射看着从4 口反射回1、2 口的，4 口增加的微带增加了反射路径，一段路径可以移到1、2 端口上。于是，下面两个电路是等效的，可以验证他们的S参数矩阵是一样的。

图4. 这两个电路有着相同的S参数

就是说我们调整4 口反射线的长度就相当于调整合路器前的微带长度，而4 口还可以短路（相当于增加λ/4 长度的开路线）或用电容来调整，不同的容量可以等效不同的微带长度。由于Doherty 功放需要仔细调整分叉合路器前的微带长度，而采用这种结构只需改变隔离口的电抗就可以了，所以采用混合电桥输出合路的Doherty 功放调整更方便。变换关系如图5：

图5. 逐步变换

我最初发现这个等效关系是在M 公司工作时，有一个电路（非Doherty 功放方面的应用）老美是用3dB 电桥实现的，而我是用分叉合路器实现的，当时想这两个电路间是否有什么内在联系，于是把S 参数表达式写出来研究了下，发现有这种等效关系。不过后来发现这个电路早已有人申请专利了。

对于目前常使用的非对等Doherty 功放，也同样可以用混合耦合器来实现。比如峰路功放和主路功放功率比2:1，可以用2：1 的分叉合路器输出，也可以用 4.7dB 的混合电桥耦合器做的合路电路来实现。

作者：顾晓龙

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