刘国华，王维荣，范凯凯，程知群

（杭州电子科技大学电工电子国家级实验教学示范中心，杭州 310018）

0 引言

随着5G 技术的快速发展，对现代无线通信系统的工作效率和传输速率要求也越来越高，射频功率放大器（Power amplifier，PA）作为整个无线通信系统的核心部件，对通信系统性能的优劣起着关键作用［1-5］。设计一款综合性能突出的射频功率放大器至关重要。

无线通信系统中传输的是可变包络信号，信号具有较高的峰值平均功率比（Peak to average power ratio，PAPR），实际通信基站要求在功率回退时有较高的效率，如何保持功率回退下的PA 效率是电路设计面临的一个关键问题。目前主要的技术有使用非线性组件的线性放大（Linear amplifier using nonlinear components，LINC）技术、Kahn 包络消除与恢复、Doherty［6-11］、包络跟踪等技术，在这些方法中，Doherty技术具有结构简单、易于实现、成本较低、对于系统的线性度影响小等优点。

为使Doherty 功率放大器（Doherty Power Amplifier，DPA）在功率回退时具有更高的传输效率，本文将高效率F类功率放大器与Doherty 功率放大器相结合，实现了F 类DPA。设计一款工作频带为1.7～1.9 GHz的射频功率放大器，其饱和输出功率大于43 dBm，平均饱和效率超过70%，功率回退6 dB 时的效率大于50%。

1 F类Doherty理论分析与设计

1.1 F类DPA理论

F类功率放大器归一化的漏极电压和电流的表达式为［12］：

通过式（1）、（2）可以得到F类功率放大器的基波阻抗表达式为：

式中：Udc为漏极电压；Imax为漏极电流最大值。谐波阻抗为：

由以上理论分析可知，F 类功率放大器主要是通过对漏极输出电压、电流波形进行整形，使得电压为方波，电流为半正弦波，其漏极电压、电流波形如图1 所示，并且漏极电流与电压波形在时域上无交叠。……