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TechnicalFeature 技术特写

方法。DPA的每个放大器一般需要匹配 抗。随着功放系统越来越复杂，人们对
到50Ω，并采取相位偏移以及四分之一 网络综合越来越感兴趣。本文对网络综
（6） 波长传输线来获取所需的负载调制。通 合技术进行了概述，列举了该领域从发
过MIMO方法合成负载调制可得到一般 展初期至今日应用中的亮点。有兴趣的
形式的输出网络（图10）。 读者还可以查阅文末列举的参考文献，
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一个标准的放大器n维系统中，载 如Carlin和Youla对于n端口综合 以及
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波放大器编号1至m，峰值放大器编号 Fano对于宽带匹配网络的研究 等，必
m+1至n，负载为第n+1个节点L，输出网 能收获更多。Carlin那篇有关非常规电路
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络由n+1×n+1矩阵随频率变化的阻抗或 理论的短文 里同样包含了大量值得一
同样的，我们可以观察到网络的短 传递函数表示。在阻抗矩阵中，对角项 看的文献。■
路、开路状态：在 处开路， 表示唯有某一放大器导通而其余皆不工
参考文献
串联部分于 处短路。 作时它的阻抗。除此之外的元素表示其 1. J. Wood, private communication (2015).
我们可以混合不同的模式来满足任 它放大器接通时的负载调制。然后再根 2. W. H. Doherty, “A New High Efficiency Power Amplifier for 因 为 每 个“ 连 接 ”都 从 一 颗 射 频 芯 片开 始
Modulated Waves,”Proc. IRE, Vol. 24, pp. 1163–1182, 1936.
意给定的策动点导抗。 据复杂的策动点阻抗以及负载调制（也 3. G. F. Collins, et. al., “C-Band and X-Band Class F, F-1 GaN
称为Doherty作用），便可完成网络综 MMIC PA Design for Envelope Tracking Systems,” EuMW,
2015.
多端口网络综合 合。式10中的第一个矩阵描述了每个放 4. J. Wood, “Microwave Bytes: Conservatively Speaking,”
对于给定的策动点导抗函数，Cauer 大器的策动点阻抗，第二矩阵是表示放 IEEE Microwave Magazine, Vol. 15, No. 7, pp. 110–115,
November/December 2014.
连续分式展开法能够对双元单口网络进 大器之间相互作用的负载调制矩阵。阻 5. G. F. Collins, J. Wood, B. Woods, “Challenges of Power
行综合。通过一个特定的策动点导抗矩 抗是种复杂的传递函数，与频率相关。 Amplifier Design for Envelope Tracking Applications,” 2015
阵，我们得以将连续分式展开法应用于 （10） Topical Conference on Power Amplifiers for Wireless and
Radio Applications (PAWR), San Diego, January 2015.
双元多端口网络的传递函数矩阵。表示 6. R. M. Foster, “A Reactance Theorem,”Bell Syst. Tech. J.,
Vol. 3, No. 2, pp. 259–267, April 1924.
LC、RC或RL n口网络的n×n维策动点 7. S. Darlington, “A Survey of Network Realization
阻抗矩阵为正实对称矩阵。RC策动点阻 Techniques,” IRE Trans. On Circuit Theory, Vol. CT-2, pp. GLOBALFOUNDRIES的芯片值得您的信赖! 我们已经向行业领导者交付了
291–297, December 1955.
抗矩阵的部分分式展开形式为： 8. O. Brune, “Synthesis of a Finite Two-Terminal Network
whose Driving-Point Impedance is a Prescribed Function of 数十亿的射频芯片，我们已经准备好了半导体解决方案，可以帮助您在从器
Frequency,” Doctoral Thesis, MIT, 1931.
（7） 9. R. Bott and R. J. Duffin, “Impedance Synthesis without Use 件到数据中心的应用中取得竞争优势。您可以依靠我们的理由是：
of Transformers,”Journal of Applied Physics., Vol. 20, p.
816, 1949.
若T RC (s)可定义为： 10. S. Darlington, “Synthesis of Reactive 4-poles which Produce • 针对应用优化的、成熟和领先的射频SOI、SiGe和射频CMOS技术，在全
Prescribed Insertion Loss Characteristics,” J. Math. Phys.,
Vol. 18, No. 4, pp. 257-353, September 1939. 球各地的工厂生产；
（8） 11. H. W. Bode, “A General Theory of Electric Wave Filters,”
Bell Syst. Tech. J., Vol. 14, No. 2, pp. 211–214, April 1935.
12. V. Belevitch, “Summary of the History of Circuit Theory” • 深厚的专业知识和全面的设计支持，帮助您在第一时间使用正确的芯片，
则 Proc IRE, Vol. 50, No. 5, pp. 848–855, May 1962.
（9） 这里的C表示载波放大器，P表示 13. M. Bayard, “Synthese des R^seaux Passifs a un Nombre 让您的产品更快上市；
Quelconque de Paires de Bornes Connaissant Leurs Matrices
峰值，L表示负载节点，ii表示策动点阻 d’lmpedance ou d’Admit tance,” Bulletin, Sociele
由式（9）可得到阻抗矩阵T RC (s)， 抗，ij表示交叉阻抗。这便是DPA合成的 Francaise des Electriciens, 9, 6 series, September 1949. • 对于性能、功能和创新的前瞻性思维帮助您塑造今天和明天的市场。
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并展开成Cauer矩阵形式 。据此可确定 一般方式。 14. Y. Oono, “Application of Scattering Matrices to the
Synthesis of n Ports,” IRE Trans. Circuit Theory, Vol. 3, No.
网络的组成。 载波放大器所选取的策动点阻抗 2, pp. 111–120, June 1956.
能够提供最大的回退功率。调制阻抗则 15. R.M. Fano, “Theoretical Limitations on the Broadband
Matching of Arbitrary Impedances,” J. Franklin Inst., pp.
MIMO Doherty功放设计 能够调节放大器的负载，使得驱动时达 139–154, February 1950.
我们用一个N路Doherty功率放大器 到期望效率及功率。该调制矩阵是对称 16. C. J. Cooke and L. S. Smith, “A Multi-Port Network 了解更多 globalfoundries.com/cn/technology-solutions/rf-soi-and-sige
Synthesis using a Matrix Continued Fraction,” International J.
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（DPA） 来说明功放设计中的网络综合 的，从而将需要求解的方程数量削减了 Electronics, Vol. 43, No. 5, pp. 449–459, 1977.
一半。这种结构功能强大，还可根据有 17. G. Collins, “A Generalized MIMO Design Technique for
Broadband Doherty Power Amplifiers Based on Complex
源负载和相位调制情况进行修改。例 Network Synthesis Methods,” INMMIC, Dublin, 2012.
如，我们可以通过该矩阵法来优化负载 18. D.C. Youla, et. al., “Bounded Real Scattering Matrices and
i 1 Foundations of Linear Passive Network Theory,” IRE Trans.
C1 调制对整个功放所产生的效果，使得功 on Circuit Theory, Vol. 6, pp. 102–124, March 1959. 让 我 们 的 技术 和 专 长帮 您 完 成 工 作
. . . z 11 放对于规定的回退功率效率达到最佳。 19. H. J. Carlin, “Unconventional Network Theory” IEEE
Trans. Circuit Theory, Vol. 11 pp. 324–326, September 1964.
i m i L 阻抗矩阵对角项的频率响应决定了DPA
Cm Z(s) 的带宽。利用传递函数矩阵中的阻抗，
z mm N-Dimensional
Load L 可以调整振幅和相位来达到理想频率响
i m+1 z LL
Pm+1 Modulation O 应，从而实现宽带DPA的设计。
Network A
. . . z m+1, m+1 D 结论 欢迎投稿
i nn 无论是标准A类放大器、电压源调 http://t.cn/RpKkDXo
Pn 制架构亦或是人为甚至自发的负载调制
z nn
系统，功放系统都是由相互作用的动态
组件构成的。功放的设计中需要有网络 www.globalfoundries.com
图10：MIMO Doherty功放。 来达到理想性能，核心便是策动点阻
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