好的创造能够敞开未曾意料的时机大门。1947年，三位ATT公司的研究人员开发出了晶体管，作为常常有问题、可靠性不高的真空管的替代品。他们不知道他们的作业无意中构成了现代电子的根底，并终究促进了集成电路的开展。与晶体管相同，互联网最初是为特定运用开发的，然后逐渐演进。互联网是在暗斗时期创立的，首要意图是在无线电和电话发生毛病时用作点到点网络通信的一个手法。时至今日，咱们现已无法想像没有互联网的国际会是怎样一番现象。
1936年，贝尔电话技能公司的William H.Doherty宣布了一篇题为《用于调制波的新式高效功放》的论文。这篇论文具体介绍了能够进步射频功放功率的一种处理方案——即现在我们都知道的Doherty功率扩大器。尽管Doherty扩大器创立之初是用于宽带无线电发射机的，但就像许多巨大的创造相同，在意料之外的舞台上也大放异彩。
Doherty必定从未意料到，跟着WCDMA和LTE网络的鼓起，他的扩大器能够这么快地得到遍及。在曩昔几年中，Doherty扩大器很明显主导了无线根底设施设备商场，这得归功于这种扩大器的架构能够习惯很高的峰均比(PAR)。跟着无线领域中起伏调制的选用以及全球LTE的遍及，峰均比可达9dB左右。Doherty结构运用负载调制技能，能够在回退条件下获得很高的功率。回退功率是扩大LTE信号的功放模块整体体系功率高的要害。大多数无线基站完结Doherty架构的意图便是进步功放功率，特别是在选用起伏调制的时分。
尽管现在Doherty功放在无线根底设施商场得到了广泛运用，但其它商场和运用一直在防止运用Doherty结构。这首要是因为Doherty扩大器优化比较困难。了解到Doherty优化方面的应战，Peregrine半导体公司开发了一种处理方案——一种单片射频操控器，它能经过数字接口完结相位和起伏的校准。这种单片射频操控器称为UltraCMOS MPAC(单片相位与起伏操控器)，能够下降Doherty扩大器优化的难度，使其愈加简略和简略运用。MPAC(图1)使得Doherty扩大器能够扩展运用到无线根底设施商场之外，进入更多的射频运用领域。
图1：UltraCMOS MPAC(单片相位与起伏操控器)能够经过数字接口完结Doherty扩大器的载波和峰值途径之间的相位与起伏校准。
Doherty扩大器结构
在具体了解Doherty优化应战和Peregrine公司的MPAC产品之前，让咱们先看看Doherty扩大器奇妙的规划。它选用了一种由两个扩大器组成的双途径架构，即一个载波扩大器，一个峰值扩大器，如图2所示。Doherty的两个扩大器途径能够完结比传统架构更高的功率增益。载波扩大器是专门为载波信号规划的AB类扩大器。峰值扩大器是专门针对信号中的顶峰值优化了的C类扩大器。信号从主射频输入端进入，接着分红0度和90度相位，经过扩大器内的载波和峰值途径后，终究再组合起来构成输出信号。本质上是经过办理相位和起伏完结了更高的功率。
图2：Doherty功放选用了由一个AB类载波扩大器和一个C类峰值扩大器组成的双途径架构。
这种架构有一个输出组合网络，答应载波扩大器看到更高的阻抗，然后在回退条件下能够阅历更高的电压摆幅。经过在这些条件下向载波扩大器显现更高的阻抗，载波扩大器能够运用可用的电压余量，作业时可更挨近饱满。Doherty扩大器还能在回退条件下坚持C类峰值扩大器处于关断状况。跟着功率开端向峰值功率改动，峰值扩大器开端导通，输出Doherty网络开端阅历负载调制。载波扩大器随即见到比在撤退状况下出现的高阻抗更低的阻抗。
在Doherty结构中，有多个元件使得扩大器一起具有频率和制作灵敏特性。输出负载匹配变压器是一个四分之一波传输线段，具有35Ω的特征阻抗。载波扩大器和峰值扩大器之间的阻抗回转器是另一个四分之一波传输线段，具有50Ω的特征阻抗。这些变压器都对频率灵敏，并与峰值和载波扩大器的输出匹配网络衔接在一起。别的，用于优化每个扩大器输出端阻抗的偏置线也具有频率灵敏特性。
当Doherty是针对比方9dB的顶峰均比值规划时，一般运用不对称的结构。在这种结构中，峰值扩大器比载波扩大器更大。为了完结最优化的非对称性Doherty完结，输入驱动强度的操控和相位平衡变得特别重要。
Doherty扩大器优化应战
任何承受过为无线基站发射机完结Doherty功率扩大器(PA)使命的人都能够证明应战来自于Doherty扩大器的优化。表现为制作和频率灵敏性，每个模块的人工调整，分立元件及它们自身的差异，更不用说优化后灵敏性的缺少了。对工程师来说，这是一种十分耗时的应战，而时刻自身也是一种出资本钱。
Doherty架构的载波和峰值途径之间相位与起伏的任何失配或不重合都将很快导致更高的本钱和整体功用的劣化。假如载波扩大器和峰值扩大器没有处于同步状况，那么终究输出将达不到规划的输出功用。今日，大多数宏蜂窝射频工程师经过运用分立元件调整每条载波和峰值途径的相位与起伏来办理这种复杂性。但分立元件自身就具有制作差异。例如，0402或0603表贴元件很简略改动，特别是较低容量的电容。即便工程师运用根据某类传输线的匹配网络，%&&&&&%值的改动也或许高达20%，关于任何微带层来说都是这样。跟着工程师为了更高带宽而优化扩大器，这些差异将并吞余量，并使得Doherty功放更简略受制作改动的影响，因为它天然生成具有频率灵敏性。
运用分立元件是一种老练的办法，它能使资料清单(BOM)的本钱下降。但另一方面，这种办法需求实实在在的工程时刻和专业知识，因为优化是人作业业，并且作业量很大。工程师有必要确认分立元件的值，以及如何将它们放到电路板上去。别的，一旦分立元件安装在电路板上，就没有灵敏性了，无法为未意料到的功率晶体管改动做出改动。射频工程师也将无法进一步优化相位和起伏。
Peregrine公司的单片射频操控器——UltraCMOS MPAC
2014年6月，Peregrine公司推出了业界首个单片射频处理方案MPAC，用于优化Doherty功放的功用。根据Peregrine公司UltraCMOS技能构建的MPAC能够独登时调整载波和峰值途径上的相位和起伏。这种单芯片体系集成了1个数字串行外设接口(SPI)、2个移相器、2个数字分级衰减器和1个90度分离器(防止了选用分立元件)。针对每个不同的途径，MPAC向工程师供给了调整相位和起伏的最大灵敏性，答应他们经过SPI接口调整载波和峰值途径。
MPAC取消了多种分立元件，能够协助无线根底设施供货商进步体系功用、下降本钱、进步整体产品可靠性，并为根据LDMOS(横向分散的金属氧化物半导体)或GaN(氮化镓)的Doherty功放供给最大的调整灵敏性。
运用每个途径87.2°的宽相移规模和2.8°的精密步距，MPAC能够供给65dBm IIP3的高线性度和300μA的超低功耗。别的，它支撑31dBm的峰值输入射频功率，并具有30dB的高端口到端口隔离度。凭借2.8o最低有用位(LSB)的5位代码扫描功用，MPAC的单途径相对相位具有很好的精度，并能在整个射频频率规模内坚持单调改动特性，如图3所示。
图3：MPAC的单途径相对相位在整个射频频率规模内坚持稳定的单一趋势。
因为MPAC是在UltraCMOS单片裸片上创立的，射频工程师能够自傲地信赖UltraCMOS工艺的均匀性和制作可靠性。只要UltraCMOS技能能够支撑智能集成——这是GaAs技能永久无法企及的。假如相似MPAC的处理方案选用任何其它技能，如GaAs，成果将是由很多绑定线衔接在一起的多芯片模块。别的，UltraCMOS技能具有1kV的杰出静电放电功用，高达105℃的扩展温度规模，以及从2.7V~5.5V的宽电源规模。
PE46120是MPAC系列中的首款产品(图4)，其掩盖的频率规模是从1.8GHz到2.2GHz。MPAC产品系列方案掩盖一切蜂窝频段。
图4：PE46120现在正在向选定客户供给样品，是MPAC系列中的首款产品。
本文小结
尽管本文首要评论的是将MPAC用于Doherty扩大器，但值得注意的是，MPAC也能够用于优化其它双途径、动态负载调制的扩大器架构功用，如LINC和Chireix扩大器。别的，MPAC还能够用于前馈扩大器、波束成型网络和双路极化校准/发生运用中的矢量发生意图。
总归，Peregrine公司的UltraCMOS MPAC有用地处理了工程师在Doherty功放优化时遍及面对的应战。凭借MPAC的强壮功用，工程师不用再去人工调整每个模块、运用多个分立元件进行规划，然后处理了不灵敏的规划问题。MPAC有助于完结一个简略易用的Doherty扩大器——一个除了无线根底设施商场以外还能用于其它未曾意料到的商场和时机的扩大器。
