傳統(tǒng)的Doherty 功放的輸出合路采用的是分叉形式的合路器,如圖1 的虛線框內(nèi)。
圖1. 標(biāo)準(zhǔn)的Doherty 功放
這個(gè)電路的S參數(shù)矩陣是
Doherty 功放的輸出合路器還可以有另外一種形式,那就是用3dB電橋來(lái)做,如圖2。
圖2. 采用3dB混合電橋作Doherty功放的輸出合路器
3dB電橋的S參數(shù)矩陣是
[b]表示反射波,[a]表示入射波
當(dāng)我們把隔離口開(kāi)路時(shí),b4=a4,代入到上式,并消去b4、a4,得到:
得到一個(gè)3端口網(wǎng)絡(luò),這個(gè)3端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)矩陣為
和(1)式比較,僅涉及3 端口的參數(shù)的相位有差異,如果我們把后一電路的3 端口前加上90°相移,則這個(gè)電路的S 參數(shù)和前一電路完全相同,也為(1)式。如圖3,兩個(gè)電路是等效的。
圖3. 這兩個(gè)電路有著相同的S參數(shù)
由于3 口合路輸出口是接50Ω負(fù)載,所以3口上的50Ω微帶對(duì)功放除了相位延遲外不產(chǎn)生其他影響。
如果我們把4 口走一段微帶再開(kāi)路,那么會(huì)是什么情形呢。我們可以把1、2 端口的反射看著從4 口反射回1、2 口的,4 口增加的微帶增加了反射路徑,一段路徑可以移到1、2 端口上。于是,下面兩個(gè)電路是等效的,可以驗(yàn)證他們的S參數(shù)矩陣是一樣的。
圖4. 這兩個(gè)電路有著相同的S參數(shù)
就是說(shuō)我們調(diào)整4 口反射線的長(zhǎng)度就相當(dāng)于調(diào)整合路器前的微帶長(zhǎng)度,而4 口還可以短路(相當(dāng)于增加λ/4 長(zhǎng)度的開(kāi)路線)或用電容來(lái)調(diào)整,不同的容量可以等效不同的微帶長(zhǎng)度。由于Doherty 功放需要仔細(xì)調(diào)整分叉合路器前的微帶長(zhǎng)度,而采用這種結(jié)構(gòu)只需改變隔離口的電抗就可以了,所以采用混合電橋輸出合路的Doherty 功放調(diào)整更方便。變換關(guān)系如圖5:
圖5. 逐步變換
我最初發(fā)現(xiàn)這個(gè)等效關(guān)系是在M 公司工作時(shí),有一個(gè)電路(非Doherty 功放方面的應(yīng)用)老美是用3dB 電橋?qū)崿F(xiàn)的,而我是用分叉合路器實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)想這兩個(gè)電路間是否有什么內(nèi)在聯(lián)系,于是把S 參數(shù)表達(dá)式寫(xiě)出來(lái)研究了下,發(fā)現(xiàn)有這種等效關(guān)系。不過(guò)后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)電路早已有人申請(qǐng)專利了。
對(duì)于目前常使用的非對(duì)等Doherty 功放,也同樣可以用混合耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如峰路功放和主路功放功率比2:1,可以用2:1 的分叉合路器輸出,也可以用 4.7dB 的混合電橋耦合器做的合路電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。