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基于WCDMA标准的数字直放站Doherty功率放大器设计
摘要：
随着移动通信技术的发展，数字直放站作为一种新型的无线网络基站，已经成为了通信领域的研究热点。本文针对基于WCDMA标准的数字直放站中Doherty功率放大器的设计展开深入研究。首先对数字直放站和Doherty功率放大器的基本原理进行了介绍，然后从电路结构、工作原理和特性等方面对Doherty功率放大器进行了详细的分析，并给出了具体实现方案。最后对设计结果进行了测试和验证，证明了设计的基于WCDMA标准的数字直放站Doherty功率放大器具有高效、稳定、可靠的优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。
关键词：数字直放站；Doherty功率放大器；WCDMA标准；电路结构；工作原理；特性分析；实现方案；测试验证
一、概述
数字直放站是一种新型的无线网络基站，具有功率输出大、幅度稳定、带宽宽、精度高、兼容性强等优点，是目前移动通信技术发展的重要方向之一。而Doherty功率放大器是数字直放站中的一种重要组成部分，其基于Doherty结构实现功率放大器的线性化，能有效地提高功率放大的效率和稳定性。因此，针对基于WCDMA标准的数字直放站中Doherty功率放大器的设计进行深入研究，对于推动移动通信技术的发展和进步具有重要意义。
本文首先对数字直放站和Doherty功率放大器的基本原理进行了介绍，然后从电路结构、工作原理和特性等方面对Doherty功率放大器进行了详细的分析，并给出了具体实现方案。最后对设计结果进行了测试和验证，证明了设计的基于WCDMA标准的数字直放站Doherty功率放大器具有高效、稳定、可靠的优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。
二、数字直放站和Doherty功率放大器的基本原理
数字直放站是一种基于数字信号处理技术实现功率放大的无线网络基站，其主要由模数转换器、数字信号处理器、射频功率放大器、天线等部分组成。其中，射频功率放大器是通信信号处理过程中最重要的环节之一，直接影响着通信信号的质量和稳定性。
Doherty功率放大器是一种通过电路设计实现功率放大器线性化的一种方法。其基本思想是将一个功率放大器分成两部分，一部分是主电流放大器，另一部分是辅助电流放大器。主电流放大器的目的是要输出高功率和高效率，而辅助电流放大器则负责输出低功率的部分。两种放大器之间都有一个功率分配网络来实现功率的分配和组合，从而实现整个功率放大器的高效并且线性化的目的。
三、Doherty功率放大器的设计
1.电路结构
图1是Doherty功率放大器的基本电路结构。这种电路结构包括主功率放大器、辅助功率放大器和功率分配器三部分。
在图1中，主功率放大器和辅助功率放大器都采用了晶体管，并且两个晶体管都是由微波电源供电的，因此两个晶体管的输入阻抗都相等。从图1中可以看到，功率放大器中包括了一个80度相位差的3dB耦合器和一个单级的结构，这两个结构在功率分配器长达几个周期的行动中共同协作，从而实现了整个的功率放大过程。
图1.Doherty功率放大器的基本电路结构
2.工作原理
Doherty功率放大器的工作原理是通过两个晶体管的三端口网络功率分配，从而实现整个功率放大过程的线性化和高效化。在正常工作和低功率时，只有辅助放大器在工作，而主放大器始终处于截止状态。而在高功率状态时，主放大器会逐步启动，同时利用耦合器将功率分配至辅助放大器和主放大器，使得整个功率放大器处于较为稳定的状态。
3.特性分析
Doherty功率放大器具有很多优点，例如：
（1）高效：在高功率状态下，由于主放大器和辅助放大器的功率分配比是经过优化的，因此整个功率放大器的效率可达到较高的水平。且在一定的功率范围内，效率随着输出功率的增加而缓慢下降。
（2）线性化：通过功率分配器的作用，主放大器和辅助放大器的输出功率相互匹配，从而实现了功率放大器的线性化。
（3）稳定：整个功率放大器的设计精度高，功率分配网络的设计合理，因此整个功率放大器的稳定性高。
（4）高带宽：Doherty功率放大器的带宽非常宽广，能够满足WCDMA标准的要求。
四、实现方案
基于WCDMA标准的数字直放站中Doherty功率放大器的设计方案如下：
1.主放大器采用LDMOS管，主放大器的电源是由两个马达电容串联的电路提供的，这样既可以满足高功率放大的需求，又可以避免占用太大空间。
2.辅助放大器采用GaN-HFET，因为GaN-HFET具有高性能、高带宽的优点，能够满足WCDMA标准的要求。辅助放大器的输出信号经过一个衰减器，然后在输出处产生80度相位差的功率分配器。
3.功率分配器采用80度相位差的3dB耦合器，根据Doherty功率放大器的原理，80度相移是最好的匹配相位。耦合器的输出端口采用50Ω电阻进行阻抗匹配，从而保证整个功率放