CN115567005A - 一种功率自适应Doherty功率放大器结构及设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率自适应Doherty功率放大器结构及设计方法，所述放大器结构包括非等比例功分器，有源功率检测电路，反相电压跟随器，反相比例运算电路，自适应偏置电路，第一级驱动放大器，第二级驱动放大器，第三级Doherty功率放大器，等比例功分器，C类偏置电路，限流电阻R1、R2、R3，第一四分之波长微带线，第二四分之波长微带线，第三四分之波长微带线。本发明在没有软件介入仅依靠硬件设计即实现对输入功率的感知和对Doherty功率放大器本身偏置点的调整，实现对增益的自适应控制，避免放大器饱和过早出现，解决在过高的输入功率下放大器效率低下和非线性失真的问题，使其功率动态范围更大，适用于多种设计应用场景，具有二次开发价值和商业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种功率自适应Doherty功率放大器结构及设计方法。
背景技术
随着科学技术的进步与发展，无线通信技术已经在人们的各种生产活动中发挥了巨大的作用，5G通信、物联网等新一代信息技术的迅速崛起，让我们的生活更加快捷与便利。现代通信系统发展的首要目标是提高系统的通信速率与信道容量。对于稀缺的频谱资源，现代通信系统中往往采用高阶的调制方式以减少对带宽的占用，但高阶的调制方式也会使得信号具有高峰均功率比，如何实现高效率兼具高线性度的功率放大器是研究者们关注的重点。
对于峰均比较大的高阶调制方式，无线通信系统需要功率放大器工作在回退区以确保能够无失真地放大信号，这也使得功放的回退效率成为一个重要的技术指标。为了提高功放回退效率，相继出现了多种解决方案，其中，由于Doherty技术结构简单且易于实现获得了诸多学者的关注，将其视为极具研究价值的优秀功率放大器技术。
Doherty功率放大器架构于1936年被W.H.Doherty提出，标准的Doherty功率放大器包括一个载波放大器与一个峰值放大器。载波放大器后有一段四分之一波长传输线，为保证相位相同，峰值放大器前也需接一段四分之一波长传输线；载波放大器一般工作在A类或者AB类，峰值放大器一般工作在C类；当输入信号较小时，由于峰值放大器工作在C类，处于截断状态，只有载波放大器参与放大；加之四分之一波长传输线的作用，载波放大器看到的负载为高阻抗，使得功率放大器工作在高效率饱和状态；当输入信号较大时，峰值功率放大器启动并参与放大，由于峰值功率放大器有信号经过使得载波功率放大器看到的负载为低阻抗，保障高效率的同时Doherty功放整体输出功率增大。Doherty功率放大器技术作为一种效率提升技术，可以较好地处理输出功率在回退时效率低下的问题，保持在回退区间内仍具有较高的工作效率。传统的Doherty功放随着输入功率的大小对负载进行动态调制，从而达到输出功率回退6dB时效率保持较高水平。
但现有的传统Doherty功率放大器设计成果及方法鲜有高功率和高线性度设计考虑，更未针对高功率Doherty功率放大器的功率自适应设计，易导致Doherty功率放大器始终具有使用局限性，在过高的输入功率下，容易出现饱和状态，从而使得Doherty功率放大器出现信号失真和效率低下。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种功率自适应Doherty功率放大器结构及设计方法。
本发明的技术方案为：一种功率自适应Doherty功率放大器，其结构包括：非等比例功分器，有源功率检测电路，反相电压跟随器，反相比例运算电路，自适应偏置电路，第一级驱动放大器，第二级驱动放大器，第三级Doherty功率放大器，等比例功分器，C类偏置电路，限流电阻R1、R2、R3，第一四分之波长微带线，第二四分之波长微带线，第三四分之波长微带线。
非等比例功分器的一端为输入端，非等比例功分器的下输出端与第一级驱动放大器输入端连接，上输出端与有源功率检测电路的一端连接；有源功率检测电路的另一端与反相电压跟随器的一端连接；反相电压跟随器的另一端分别与反相比例运算电路、自适应偏置电路的一端连接；自适应偏置电路的另一端分别与限流电阻R1、R2、R3的一端连接；反相比例运算电路的另一端与C类偏置电路的一端连接；第一级驱动放大器的一端与限流电阻R1另一端连接，输出端与第二级驱动放大器的输入端连接；第二级驱动放大器的一端与限流电阻R2另一端连接，输出端与等比例功分器的输入端连接；等比例功分器的上输出端与载波功放输入端连接，下输出端与第一四分之波长微带线的一端连接；第一四分之波长微带线的另一端与峰值功放输入端连接；载波功放的一端与限流电阻R3的另一端连接，输出端与第二四分之波长微带线的一端连接；第三四分之波长微带线的一端分别与峰值功放的输出端，第二四分之波长微带线的另一端连接；第三四分之波长微带线的另一端为输出端。
进一步地，所述功率自适应Doherty功率放大器中，设计为三级功放级联架构，三级功放分别为：第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、第三级Doherty功率放大器，其中，第三级Doherty功率放大器中载波功放、峰值功放并联。
进一步地，所述有源功率检测电路由功率检测偏置电路和功率检测电路并联组成，具体包括：电容C3，二极管D1，第一滤波电容C2，负载电阻R7，镇流电阻R6，第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，第一电阻R5，第一电容C1，第一电源Vcc。
电容C3一端为输入端，电容C3输出端分别与镇流电阻R6、二极管D1的一端连接；二极管D1的另一端分别与第一滤波电容C2、负载电阻R7的一端连接；第一滤波电容C2与负载电阻R7并联，另一端接地；负载电阻R7另一端接地；第一电源Vcc分别与第一电阻R5的一端，第一镜像电流源HBT1集电极连接；第一电阻R5的另一端分别与第一镜像电流源HBT1、HBT2的基极，第一镜像电流源HBT2的集电极，第一电容C1的一端连接；第一镜像电流源HBT1的发射极与镇流电阻R6的另一端连接；第一电容C1的另一端接地；第一镜像电流源HBT2的发射极分别与第一镜像电流源HBT3的基极和集电极连接；镜像电流源HBT3的发射极接地。
进一步地，所述反相电压跟随器中，具体包括：第一补偿电阻R3，调控电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7，第一反相放大器，第一加法器。
调控电阻R1一端为输入端，调控电阻R1的输出端分别与第一反相放大器反向输入端，调控电阻R2的一端连接；第一补偿电阻R3一端与第一反相放大器同向输入端连接，另一端接地；调控电阻R2另一端与第一反相放大器输出端共同连接调控电阻R4的一端；调控电阻R6的一端为输入端，调控电阻R6的输出端与调控电阻R4的另一端共同连接第一加法器的同向输入端；调控电阻R5的一端分别与第一加法器的反向输入端，调控电阻R7的一端连接，另一端接地；调控电阻R7的另一端与第一加法器的输出端连接。
进一步地，所述自适应偏置电路中，基于镜像电流源结构实现一个共用型自适应偏置电路，具体包括：第一电阻R0，第一电阻R4，第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，第二滤波电容C2，第二电容C1，第二电源Vcc。
第二电源Vcc与第二镜像电流源HBT1集电极连接；第二镜像电流源HBT1发射极分别与第一电阻R0，第二滤波电容C2一端连接；第一电阻R0和第二滤波电容C2并联，另一端分别与上述限流电阻R1、R2、R3一端连接；第一电阻R4一端为输入端，第一电阻R4的输出端分别与第二镜像电流源HBT2集电极、基极，第二镜像电流源HBT1基极，第二电容C1的一端连接；第二电容C1另一端接地；第二镜像电流源HBT2发射极分别与第二镜像电流源HBT3集电极，基极连接；第二镜像电流源HBT3发射极接地。
进一步地，所述反相比例运算电路中，具体包括：第一电阻R1、R2，第二补偿电阻R3，第二反相放大器。
第一电阻R1一端为输入端，第一电阻R1的输出端分别与第一电阻R2一端，第二反相放大器反向输入端连接；第二补偿电阻R3一端与第二反相放大器同向输入端连接，另一端接地；第二反相放大器输出端与第一电阻R2另一端连接。
进一步地，所述C类偏置电路中，具体包括：可控电压源S1，电感RF_choc，第二电阻R1、R2，第三电容C1。
输入端与可控电压源S1相连，可控电压源S1正极为输出端，可控电压源S1的负极接地；电感RF_choc输入端与可控电压源S1输出端连接，电感RF_choc输出端与第二电阻R1一端连接；第二电阻R1另一端分别与第二电阻R2，第三电容C1一端连接；第二电阻R2和第三电容C1并联，另一端接地。
本发明还提出了一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，具体步骤如下：
S1、获得放大器设计目标，明确：增益、输出功率、效率等指标；
S2、根据增益、功率容量等选定三极管类型；
S3、确认是否需要驱动级放大器，若需要，先确定驱动级放大器级数后，再确定每一级放大器三极管数量(包括载波功放和峰值功放)，若不需要，则直接确定每一级放大器三极管数量；
S4、基于步骤S3，明确输入功率范围，找到输入功率中间点；
S5、根据找到输入功率中间点确定各级放大器的偏置点，从而确定限流电阻R1、R2、R3的参数以及确定自适应偏置电路模块中各元器件参数；
S6、确定C类偏置电路模块中各元器件参数；
S7、确定等比例功分器、四分之波长微带线参数，获得不含功率自适应功能的Doherty功放基本功能和性能；
S8、根据不含功率自适应功能的Doherty功放基本性能确定非等比例功分器参数(最重要为确定分配比例)；
S9、根据不含功率自适应功能的Doherty功放基本性能确定功率检测偏置电路模块的元器件参数，确定功率检测电路的偏置电压，确定功率检测电路模块的元器件参数，确定负载电阻参数；
S10、根据自适应偏置电路模块以及C类偏置电路模块参数确定反相电压跟随器模块电路以及反相比例运算电路模块各元器件参数；
S11、采用全输入功率范围运行整个Doherty功放以验证是否满足功率自适应要求，若不满足，重复步骤S7-S10直到满足，设计结束。
进一步地，所述功率自适应Doherty功率放大器中，具体流程如下：
射频信号从Rfin端口进入功放，首先到达非等比例功分器的输入端口，射频信号经过非等比例功分器一分为二，一部分信号通过主路进入第一级驱动放大器，经过放大后，再进入第二级驱动放大器；信号经过第二级驱动放大器放大后，到达Doherty功率放大器输入端口，即等比例功分器的输入端口；信号经过等比例功分器后，等比例一分为二，进入Doherty功率放大器的载波功放和峰值功放；当输入信号较小时，由于峰值功放工作在C类，处于截断状态，只有载波功放参与放大；加之四分之一波长微带线的作用，载波功放看到的负载为高阻抗，使得功率放大器工作在高效率状态；当输入信号增大至峰值功放开启时，由于峰值功放有信号经过使得载波功放看到的负载为低阻抗，保障高效率的同时Doherty功放整体输出功率增大，以上的主路信号实现高功率和高效率的放大，经过非等比例功分器一分为二的另一部分的信号通过支路进入有源功率检测电路，有源功率检测电路输出的直流信号再被送达至反相电压跟随器，随后该反相电压跟随器输出信号被分为两路加以处理，第一路反相电压跟随器输出信号送入自适应偏置电路中；第二路反相电压跟随器输出信号被送入反相比例运算电路中；该信号通过反相比例运算电路输出后，传送至C类偏置电路，综上实现整个功率放大器的功率自适应。
进一步地，所述有源功率检测电路中，具体如下：
到达有源检测电路模块的信号首先到达功率检测电路的Rfin端口，该功率检测电路模块是串联二极管型整流电路，射频信号经过二极管D1和第一滤波电容C2被转化为直流电压信号加载在负载电阻R7上；功率检测偏置电路有两个功能，第一为功率检测电路提供直流偏置，第二为功率检测电路实现温度不敏感特性和线性化改善：
第一功能的工作流程为：来自于第一电源Vcc的电流，经过第一电阻R5和第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，实现对第一镜像电流源HBT1集电极电流的控制，因此来自于第一电源Vcc且受控的电流从第一镜像电流源HBT1集电极流向第一镜像电流源HBT1发射极，经过镇流电阻R6提供给整流二极管D1，从而使得整流二极管处于导通状态，在输入信号足够微弱时也可以工作并有输出，同时保障功率检测电路的输出初始值为一个适合后续电路的电压值；
第二功能的工作流程为：进入Rfin端口的射频信号经过电容C3分为两路，第一路为主路，绝大部分的射频信号经过整流二极管D1，以及第一滤波电容C2最后变成直流信号加载在负载电阻R7上；小部分的射频信号经过镇流电阻R6进入镜像电流源，经过第一镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管，最后通过第一电容C1旁路到地。
进一步地，所述反相电压跟随器中，反应整个Doherty功放输入功率的电压信号Vpdect会被加以处理和利用，该信号被送达至反相电压跟随器，具体如下：
该反相电压跟随模块由反相放大电路和加法器电路级联实现，该电路中的电压Vmid为反相放大电路输出电压，其计算公式为：
该电路中，第一补偿电阻R3保证运放输入差分放大电路外接电阻的对称性，如果：
R2＝R1
则有：
Vmid＝-Vpdect
中点电压Vmid与输入电压大小相当，方向反相，则下一级加法器电路同(正)向输入V+为：
其中，Vref表示参考电压。
进一步可计算出：
则可以实现对输入电压Vpdect的反相跟随，其中，反相电压跟随器模块的输出电压命名为Vbctrl，该电压会被分为两路加以利用或处理。
进一步地，所述自适应偏置电路中，具体如下：
上述反相电压跟随器模块的输出电压中第一路Vbctrl信号被送入自适应偏置电路模块中的第一电阻R4一端。自适应偏置电路有两个功能，第一为第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放提供直流偏置，第二为第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放实现温度不敏感特性和线性化改善：
第一功能的工作流程为：来自于第二电源Vcc的电流，经过第一电阻R4和第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，实现对第二镜像电流源HBT1集电极电流的控制，因此来自于第二电源Vcc且受控的电流从第二镜像电流源HBT1集电极流向第二镜像电流源HBT1发射极，经过第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3提供给第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放，从而使得第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放偏置在合适的偏置类型；
第二功能的工作流程为：进入第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放的射频信号会被分为两路，第一路为主路，绝大部分的射频信号经过第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放放大至后级电路；小部分的射频信号经过第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3以及第二滤波电容C2进入镜像电流源，经过第二镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管，最后通过第二电容C1旁路到地。
进一步地，所述反相比例运算电路中，具体如下：
上述反相电压跟随器模块的输出电压中第二路Vbctrl信号被送入反比例运算电路模块，该电路中，第二补偿电阻R3保证运放输入差分放大电路外接电阻的对称性，如果：
R2＝R1
则有：
Vbias_c＝-Vbctrl
即将第二路Vbctrl信号反相。
进一步地，所述C类偏置电路中，反比例运算电路模块的输出信号为Vbias_c，该信号被送至C类偏置电路模块，具体如下：
反比例运算电路模块的输出信号Vbias_c被传送至可控电压源S1的电压调控端口，用于控制可控电压源S1的输出电压，该受控的电压源S1输出相应的直流电压和电流，经过电感RF_choc到达第二电阻R1输入端。由于第二电阻R1和第二电阻R2构成直流分压电路，且第二电阻R1使得电压源S1提供的电流变得可控，因此，来自电压源S1的且流经第二电阻R1的直流电源被控制为Doherty功率放大器的峰值功放需要的C类偏置的电压和电流。直流电源Ibias_c最终从第二电阻R1的输出端进入Doherty功率放大器的峰值功放的各HBT管芯的基极，从而实现为Doherty功率放大器的峰值功放提供C类偏置。
本发明的有益效果：本发明所述放大器结构包括非等比例功分器，有源功率检测电路，反相电压跟随器，反相比例运算电路，自适应偏置电路，第一级驱动放大器，第二级驱动放大器，第三级Doherty功率放大器，等比例功分器，C类偏置电路，限流电阻R1、R2、R3，第一四分之波长微带线，第二四分之波长微带线，第三四分之波长微带线。本发明在没有软件介入仅依靠硬件设计即实现对输入功率的感知和对Doherty功率放大器本身偏置点的调整，实现对增益的自适应控制，避免放大器饱和过早出现，解决在过高的输入功率下放大器效率低下和非线性失真的问题，使其功率动态范围更大，适用于多种设计应用场景，具有二次开发价值和商业应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种功率自适应Doherty功率放大器结构图。
图2为本发明实施例中有源功率检测偏置电路图。
图3为本发明实施例中反相电压跟随器电路图。
图4为本发明实施例中自适应偏置电路模块图。
图5为本发明实施例中反比例运算电路图。
图6为本发明实施例中C类偏置电路图。
图7为本发明的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种功率自适应Doherty功率放大器，其结构包括：非等比例功分器，有源功率检测电路(功率检测偏置电路、功率检测电路并联)，反相电压跟随器，反相比例运算电路，自适应偏置电路，第一级驱动放大器(1st驱放)，第二级驱动放大器(2nd驱放)，第三级Doherty功率放大器(载波功放、峰值功放并联)，等比例功分器，C类偏置电路，限流电阻R1、R2、R3，第一四分之波长微带线，第二四分之波长微带线，第三四分之波长微带线。
非等比例功分器的一端为输入端，非等比例功分器的下输出端与第一级驱动放大器(1st驱放)输入端连接，上输出端与有源功率检测电路(功率检测偏置电路、功率检测电路并联)的一端连接；有源功率检测电路(功率检测偏置电路、功率检测电路并联)的另一端与反相电压跟随器的一端连接；反相电压跟随器的另一端分别与反相比例运算电路、自适应偏置电路的一端连接；自适应偏置电路的另一端分别与限流电阻R1、R2、R3的一端连接；反相比例运算电路的另一端与C类偏置电路的一端连接；第一级驱动放大器(1st驱放)的一端与限流电阻R1另一端连接，输出端与第二级驱动放大器(2nd驱放)的输入端连接；第二级驱动放大器(2nd驱放)的一端与限流电阻R2另一端连接，输出端与等比例功分器的输入端连接；等比例功分器的上输出端与载波功放输入端连接，下输出端与第一四分之波长微带线的一端连接；第一四分之波长微带线的另一端与峰值功放输入端连接；载波功放的一端与限流电阻R3的另一端连接，输出端与第二四分之波长微带线的一端连接；峰值功放的一端与C类偏置电路的另一端连接；第三四分之波长微带线的一端分别与峰值功放的输出端，第二四分之波长微带线的另一端连接；第三四分之波长微带线的另一端为输出端。
在本实施例中，所述功率自适应Doherty功率放大器中，设计为三级功放级联架构，三级功放分别为：第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、第三级Doherty功率放大器(载波功放、峰值功放并联)。
该结构为大功率高线性度功率自适应Doherty功率放大器的典型结构，该典型架构可以根据功率容量需求设计为更小功率容量的单级Doherty功率放大器架构(无前两级驱动放大器)、两级功放级联架构(第一级驱动放大器级联Doherty功率放大器)以及设计为更大功率容量的多级功放级联架构(多级驱动放大器级联Doherty功率放大器)，该设计为本发明提出的Doherty功率放大器结构提供了大功率设计的有效保障。
如图2所示，在本实施例中，所述有源功率检测电路由功率检测偏置电路和功率检测电路并联组成，具体包括：电容C3，二极管D1，第一滤波电容C2，负载电阻R7，镇流电阻R6，第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，第一电阻R5，第一电容C1，第一电源Vcc。
电容C3一端为输入端，电容C3输出端分别与镇流电阻R6、二极管D1的一端连接；二极管D1的另一端分别与第一滤波电容C2、负载电阻R7的一端连接；第一滤波电容C2与负载电阻R7并联，另一端接地；负载电阻R7另一端接地；第一电源Vcc分别与第一电阻R5的一端，第一镜像电流源HBT1集电极连接；第一电阻R5的另一端分别与第一镜像电流源HBT1、HBT2的基极，第一镜像电流源HBT2的集电极，第一电容C1的一端连接；第一镜像电流源HBT1的发射极与镇流电阻R6的另一端连接；第一电容C1的另一端接地；第一镜像电流源HBT2的发射极分别与第一镜像电流源HBT3的基极和集电极连接；镜像电流源HBT3的发射极接地。
如图3所示，在本实施例中，进一步地，所述反相电压跟随器中，具体包括：第一补偿电阻R3，调控电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7，第一反相放大器，第一加法器。
调控电阻R1一端为输入端，调控电阻R1的输出端分别与第一反相放大器反向输入端，调控电阻R2的一端连接；第一补偿电阻R3一端与第一反相放大器同向输入端连接，另一端接地；调控电阻R2另一端与第一反相放大器输出端共同连接调控电阻R4的一端；调控电阻R6的一端为输入端，调控电阻R6的输出端与调控电阻R4的另一端共同连接第一加法器的同向输入端；调控电阻R5的一端分别与第一加法器的反向输入端，调控电阻R7的一端连接，另一端接地；调控电阻R7的另一端与第一加法器的输出端连接。
如图4所示，在本实施例中，所述自适应偏置电路中，基于镜像电流源结构实现一个共用型自适应偏置电路，具体包括：第一电阻R0，第一电阻R4，第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，第二滤波电容C2，第二电容C1，第二电源Vcc。
第二电源Vcc与第二镜像电流源HBT1集电极连接；第二镜像电流源HBT1发射极分别与第一电阻R0，第二滤波电容C2一端连接；第一电阻R0和第二滤波电容C2并联，另一端分别与上述限流电阻R1、R2、R3一端连接；第一电阻R4一端为输入端，第一电阻R4的输出端分别与第二镜像电流源HBT2集电极、基极，第二镜像电流源HBT1基极，第二电容C1的一端连接；第二电容C1另一端接地；第二镜像电流源HBT2发射极分别与第二镜像电流源HBT3集电极，基极连接；第二镜像电流源HBT3发射极接地。
如图5所示，在本实施例中，所述反相比例运算电路中，具体包括：第一电阻R1、R2，第二补偿电阻R3，第二反相放大器。
第一电阻R1一端为输入端，第一电阻R1的输出端分别与第一电阻R2一端，第二反相放大器反向输入端连接；第二补偿电阻R3一端与第二反相放大器同向输入端连接，另一端接地；第二反相放大器输出端与第一电阻R2另一端连接。
如图6所示，在本实施例中，所述C类偏置电路中，具体包括：可控电压源S1，电感RF_choc，第二电阻R1、R2，第三电容C1。
输入端与可控电压源S1相连，可控电压源S1正极为输出端，可控电压源S1的负极接地；电感RF_choc输入端与可控电压源S1输出端连接，电感RF_choc输出端与第二电阻R1一端连接；第二电阻R1另一端分别与第二电阻R2，第三电容C1一端连接；第二电阻R2和第三电容C1并联，另一端接地。
如图7所示，本发明还提出了一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，具体步骤如下：
S1、获得放大器设计目标，明确：增益、输出功率、效率等指标；
S2、根据增益、功率容量等选定三极管类型；
S3、确认是否需要驱动级放大器，若需要，先确定驱动级放大器级数后，再确定每一级放大器三极管数量(包括载波功放和峰值功放)，若不需要，则直接确定每一级放大器三极管数量；
S4、基于步骤S3，明确输入功率范围，找到输入功率中间点；
S5、根据找到输入功率中间点确定各级放大器的偏置点，从而确定限流电阻R1、R2、R3的参数以及确定自适应偏置电路模块中各元器件参数；
S6、确定C类偏置电路模块中各元器件参数；
S7、确定等比例功分器、四分之波长微带线参数，获得不含功率自适应功能的Doherty功放基本功能和性能；
S8、根据不含功率自适应功能的Doherty功放基本性能确定非等比例功分器参数(最重要为确定分配比例)；
S9、根据不含功率自适应功能的Doherty功放基本性能确定功率检测偏置电路模块的元器件参数，确定功率检测电路的偏置电压，确定功率检测电路模块的元器件参数，确定负载电阻参数；
S10、根据自适应偏置电路模块以及C类偏置电路模块参数确定反相电压跟随器模块电路以及反相比例运算电路模块各元器件参数；
S11、采用全输入功率范围运行整个Doherty功放以验证是否满足功率自适应要求，若不满足，重复步骤S7-S10直到满足，设计结束。
在本实施例中，所述功率自适应Doherty功率放大器中，具体流程如下：
射频信号从Rfin端口进入功放，首先到达非等比例功分器的输入端口，该功分器按照有源功率检测电路的灵敏度划分功率比，如RFin端口进入的输入功率的百分之一即可使得功率检测电路工作，即将非等比例功分器的功率分配比例定为1:100予以设计。射频信号经过非等比例功分器一分为二，一部分信号通过主路进入第一级驱动放大器(1st驱放)，经过放大后，再进入第二级驱动放大器(2nd驱放)；这两级功率放大器按照需求被自适应偏置电路模块偏置在A类和AB类，最大程度保障信号的线性度，避免放大器过早增益压缩。信号经过第二级驱动放大器(2nd驱放)放大后，到达Doherty功率放大器(载波功放、峰值功放并联)输入端口，即等比例功分器的输入端口；信号经过等比例功分器后，等比例一分为二，进入Doherty功率放大器的载波功放和峰值功放；载波功放后有一段四分之一波长微带线，为保证相位相同，峰值功放前也接有一段四分之一波长微带线；载波功放一般工作在AB类，峰值功放一般工作在C类；当输入信号较小时，由于峰值功放工作在C类，处于截断状态，只有载波功放参与放大；加之四分之一波长微带线的作用，载波功放看到的负载为高阻抗，使得功率功放工作在高效率状态；当输入信号增大至峰值功放开启时，由于峰值功放有信号经过使得载波功放看到的负载为低阻抗，保障高效率的同时Doherty功放整体输出功率增大，Doherty功率放大器合路输出端口的四分之一波长微带线的作用是将合路的阻抗变换至50欧姆。
以上的主路信号实现高功率和高效率的放大，经过非等比例功分器一分为二的另一部分的信号通过支路进入有源功率检测电路，有源功率检测电路输出的直流信号再被送达至反相电压跟随器，随后该反相电压跟随器输出信号被分为两路加以处理，第一路反相电压跟随器输出信号送入自适应偏置电路中，用于调控自适应偏置电路给第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)以及Doherty功率放大器的载波功放的偏置电流，实现第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)以及Doherty功率放大器的载波功放的偏置点和增益随着整个放大器输入功率的变化而被动态调控；第二路反相电压跟随器输出信号被送入反相比例运算电路中；该信号通过反相比例运算电路输出后，传送至C类偏置电路，用于调控C类偏置电路给Doherty功率放大器的峰值功放的偏置电流，实现了Doherty功率放大器的峰值功放的偏置点和增益随着整个放大器输入功率的变化而被动态调控，综上实现了整个功率放大器的功率自适应。
在本实施例中，所述有源功率检测电路中，具体如下：
到达有源检测电路模块的信号首先到达功率检测电路的Rfin端口，该功率检测电路模块是串联二极管型整流电路，射频信号经过二极管D1和第一滤波电容C2被转化为直流电压信号加载在负载电阻R7上，因此负载电阻R7上的电压信号幅值Vpdect可以反映输入功率Rfin的大小；该功率检测电路模块中负载电阻R7的选择与功率检测偏置电路模块可以决定整个有源功率检测电路模块的灵敏度与分辨率。
功率检测偏置电路基于镜像电流源实现，该偏置电路由第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3构成，再由镇流电阻R6为二极管D1提供直流偏置，可以改善射频信号泄露进入偏置电路端口的阻抗。功率检测偏置电路有两个功能，第一为功率检测电路提供直流偏置，第二为功率检测电路实现温度不敏感特性和线性化改善：
第一功能的工作流程为：来自于第一电源Vcc的电流，经过第一电阻R5和第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，实现对第一镜像电流源HBT1集电极电流的控制，因此来自于第一电源Vcc且受控的电流从第一镜像电流源HBT1集电极流向第一镜像电流源HBT1发射极，经过镇流电阻R6提供给整流二极管D1，从而使得整流二极管处于导通状态，在输入信号足够微弱时也可以工作并有输出，同时保障功率检测电路的输出初始值为一个适合后续电路的电压值；
第二功能的工作流程为：进入Rfin端口的射频信号经过电容C3分为两路，第一路为主路，绝大部分(一般设定为二十分之十九，由镇流电阻R6的阻值确定)的射频信号经过整流二极管D1，以及第一滤波电容C2最后变成直流信号加载在负载电阻R7上，因此负载电阻R7上的电压信号幅值Vpdect可以反映输入功率Rfin的大小。小部分(一般设定为二十分之一，由镇流电阻R6的阻值确定)的射频信号经过镇流电阻R6进入镜像电流源，经过第一镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管，最后通过第一电容C1旁路到地，由于第一镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管的钳位效应，在进入Rfin端口的射频信号功率变大或者环境温度升高的情况下，第一镜像电流源HBT1的基极-发射极电压的变化可以补偿整流二极管D1的阈值电压点的漂移，从而实现功率检测电路温度不敏感特性和线性化改善功能。
第一镜像电流源HBT1的基极-发射极电压在整个Doherty功放高输入功率下和温度变化时的变化(基极-发射极二极管钳位效应)可以补偿二极管本身的电压变化，第一电容C1的作用使得泄露进偏置电路的射频信号旁路到地，从而稳定B点电压，从而使得整个有源功率检测电路具有了功率稳定性和温度不敏感特性，保障了有源功率检测电路的可靠性。同时，功率检测偏置电路为功率检测电路的输出电压信号幅值Vpdect提供了起始电压，即功率检测电路的输出电压信号幅值Vpdect可以不是从0V开始变化，而是从设定某个电压值开始变化，如2.5V等。
在本实施例中，所述反相电压跟随器中，反应整个Doherty功放输入功率的电压信号Vpdect会被加以处理和利用，该信号被送达至反相电压跟随器，具体如下：
该反相电压跟随模块由反相放大电路和加法器电路级联实现，该电路中的电压Vmid为反相放大电路输出电压，其计算公式为：
该电路中，第一补偿电阻R3保证运放输入差分放大电路外接电阻的对称性，如果：
R2＝R1
则有：
Vmid＝-Vpdect
中点电压Vmid与输入电压大小相当，方向反相，则下一级加法器电路同(正)向输入V+为：
其中，Vref表示参考电压。
进一步可计算出：
则可以实现对输入电压Vpdect的反相跟随，如当输入动态电压为1V至3V，则反相电压跟随器模块的输出电压为3V至1V。
其中，反相电压跟随器模块的输出电压命名为Vbctrl，该电压会被分为两路加以利用或处理。
本实施例中，所述自适应偏置电路中，具体如下：
不同于传统功率放大器需要给各级功放设计独立偏置电路，本实施例中，基于镜像电流源结构实现一个共用型自适应偏置电路，镜像电流源基本结构由第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3构成，再由三枚镇流电阻R1、R2和R3分别为一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放提供基极偏置电流，三枚镇流电阻R1、R2和R3不同的阻值以及第一电阻R0、R4共同实现了不同的偏置电流，从而为第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放提供不同的偏置点。
一般情况下，第一级驱动放大器(1st驱放)和第二级驱动放大器(2nd驱放)偏置在A类，载波功放偏置在AB类。偏置电路中第一电阻R0与第二滤波电容C2可以改善射频信号泄露进入偏置电路端口的阻抗，特别是第二滤波电容C2的设计，可以有效改善偏置电路的宽带特性。第二镜像电流源HBT1的基极-发射极电压在功放高输入功率以及温度变化情况下的变化(基极-发射极二极管钳位效应)可以补偿一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放在高输入功率以及温度变化情况下的基极-发射极电压变化，第二电容C1的作用使得泄露进偏置电路的射频信号旁路到地，从而稳定B点电压。基于以上设计使得该共用型自适应偏置电路具有良好的温度不敏感自适应线性化改善特性。为本发明提出的Doherty功率放大器提供了高线性度的有效保障。
上述反相电压跟随器模块的输出电压中第一路Vbctrl信号被送入自适应偏置电路模块中的第一电阻R4一端，自适应偏置电路有两个功能，第一为第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放提供直流偏置，第二为第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放实现温度不敏感特性和线性化改善：
第一功能的工作流程为：来自于第二电源Vcc的电流，经过第一电阻R4和第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，实现对第二镜像电流源HBT1集电极电流的控制，因此来自于第二电源Vcc且受控的电流从第二镜像电流源HBT1集电极流向第二镜像电流源HBT1发射极，经过第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3提供给第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放，从而使得第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放偏置在合适的偏置类型(A类和AB类)；
第二功能的工作流程为：进入第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放的射频信号会被分为两路，第一路为主路，绝大部分(一般设定为二十分之十九，由第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3的阻值以及第二滤波电容C2的容值确定)的射频信号经过第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放放大至后级电路。小部分(一般设定为二十分之一，由第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3的阻值以及第二滤波电容C2的容值确定)的射频信号经过第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3以及第二滤波电容C2进入镜像电流源，经过第二镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管，最后通过第二电容C1旁路到地，由于第二镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管的钳位效应，在进入第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放的射频信号功率变大或者环境温度升高的情况下，第二镜像电流源HBT1的基极-发射极电压的变化可以补偿第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放中各HBT管芯的基极-发射极电压的漂移，从而实现第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放的温度不敏感特性和线性化改善功能。
Vbctrl信号幅值会随着输入功率的增大而线性变小，从而同步改变自适应偏置电路的控制电压，达到实时调控第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放偏置点和增益的目的，避免在过高的输入功率下功率放大器的饱和，或者说避免放大器饱和过早出现，反之亦然，当输入功率过低，Vbctrl信号幅值会随着输入功率的减小而线性增大，从而实时调控增大第一级驱动放大器(1st驱放)、第二级驱动放大器(2nd驱放)、Doherty功率放大器的载波功放增益的目的。为本实施例提出的Doherty功率放大器结构提供了功率自适应特性的有效保障。
在本实施例中，所述反相比例运算电路中，具体如下：
上述反相电压跟随器模块的输出电压中第二路Vbctrl信号被送入反比例运算电路模块，该电路中第二补偿电阻R3保证运放输入差分放大电路外接电阻的对称性，如果：
R2＝R1
则有：
Vbias_c＝-Vbctrl
即将第二路Vbctrl信号反相，如Vbctrl信号随着输入功率的变化呈3V至1V的变化，则Vbias_c信号的变化为-3V至-1V。
在本实施例中，所述C类偏置电路中，反比例运算电路模块的输出信号为Vbias_c，该信号被送至C类偏置电路模块，具体如下：
反比例运算电路模块的输出信号Vbias_c被传送至可控电压源S1的电压调控端口，用于控制可控电压源S1的输出电压，该受控的电压源S1输出相应的直流电压和电流，经过电感RF_choc到达第二电阻R1输入端。由于第二电阻R1和第二电阻R2构成直流分压电路，且第二电阻R1使得电压源S1提供的电流变得可控，因此，来自电压源S1的且流经第二电阻R1的直流电源被控制为Doherty功率放大器的峰值功放需要的C类偏置的电压和电流。直流电源Ibias_c最终从电阻R1的输出端进入Doherty功率放大器的峰值功放的各HBT管芯的基极，从而实现为Doherty功率放大器的峰值功放提供C类偏置。
该Vbias_c信号用于控制可控电压源S1的输出电压，该电压源S1通过C类偏置电路模块中电压源S1的后续电路为Doherty功率放大器的峰值功放提供基极偏置；第二电阻R1、R2形成分压电阻，用于控制C类偏置电路模块的输出信号Ibias_c的电压幅值和电流；第三电容C1用于控制与第二电阻R2并联的针对射频信号的阻抗，由于直流电源Ibias_c接入Doherty功率放大器的峰值功放的各HBT管芯的基极，因此该设计旨在防止射频信号从第二电阻R2泄露到地，电感RF_choc为了防止射频信号窜入电源；当整个放大器输入信号功率变化，该C类偏置电路模块Vbias_c随之变化，输出信号Ibias_c的幅值和电流也随之变化，从而实现了Doherty功率放大器的峰值功放的偏置点和增益随着整个放大器输入功率的变化而被动态调控。
综上，整个Doherty放大器可根据输入信号功率的变化实现自动实时调控各级放大器的偏置点和增益，实现了功率自适应，避免在过高的输入功率下Doherty功率放大器的饱和，或者说避免放大器饱和过早出现，从而避免了在过高的输入功率下Doherty功率放大器的效率低下和非线性失真。本发明采用的自适应偏置电路还使得Doherty功率放大器具有一定的温度稳定特性，从而实现本发明提出的Doherty功率放大器可以布设于一些特殊的应用场景，且由于该Doherty放大器结构不依靠软件，仅采用硬件设计实现，因此具有反应迅速，实现简单的特点，具有一定的二次开发价值和商业应用前景。
Claims (10)
1.一种功率自适应Doherty功率放大器，其结构包括：非等比例功分器，有源功率检测电路，反相电压跟随器，反相比例运算电路，自适应偏置电路，第一级驱动放大器(，第二级驱动放大器，第三级Doherty功率放大器，等比例功分器，C类偏置电路，限流电阻R1、R2、R3，第一四分之波长微带线，第二四分之波长微带线，第三四分之波长微带线；
非等比例功分器的一端为输入端，非等比例功分器的下输出端与第一级驱动放大器输入端连接，上输出端与有源功率检测电路的一端连接；有源功率检测电路的另一端与反相电压跟随器的一端连接；反相电压跟随器的另一端分别与反相比例运算电路、自适应偏置电路的一端连接；自适应偏置电路的另一端分别与限流电阻R1、R2、R3的一端连接；反相比例运算电路的另一端与C类偏置电路的一端连接；第一级驱动放大器的一端与限流电阻R1另一端连接，输出端与第二级驱动放大器的输入端连接；第二级驱动放大器的一端与限流电阻R2另一端连接，输出端与等比例功分器的输入端连接；等比例功分器的上输出端与载波功放输入端连接，下输出端与第一四分之波长微带线的一端连接；第一四分之波长微带线的另一端与峰值功放输入端连接；载波功放的一端与限流电阻R3的另一端连接，输出端与第二四分之波长微带线的一端连接；第三四分之波长微带线的一端分别与峰值功放的输出端，第二四分之波长微带线的另一端连接；第三四分之波长微带线的另一端为输出端；
与/或，
所述功率自适应Doherty功率放大器中，设计为三级功放级联架构，三级功放分别为：第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、第三级Doherty功率放大器，其中，第三级Doherty功率放大器中载波功放、峰值功放并联。
2.根据权利要求1所述的一种功率自适应Doherty功率放大器，其特征在于，所述有源功率检测电路由功率检测偏置电路和功率检测电路并联组成，具体包括：电容C3，二极管D1，第一滤波电容C2，负载电阻R7，镇流电阻R6，第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，第一电阻R5，第一电容C1，第一电源Vcc；
电容C3一端为输入端，电容C3输出端分别与镇流电阻R6、二极管D1的一端连接；二极管D1的另一端分别与第一滤波电容C2、负载电阻R7的一端连接；第一滤波电容C2与负载电阻R7并联，另一端接地；负载电阻R7另一端接地；第一电源Vcc分别与第一电阻R5的一端，第一镜像电流源HBT1集电极连接；第一电阻R5的另一端分别与第一镜像电流源HBT1、HBT2的基极，第一镜像电流源HBT2的集电极，第一电容C1的一端连接；第一镜像电流源HBT1的发射极与镇流电阻R6的另一端连接；第一电容C1的另一端接地；第一镜像电流源HBT2的发射极分别与第一镜像电流源HBT3的基极和集电极连接；镜像电流源HBT3的发射极接地；
与/或，
所述反相电压跟随器中，具体包括：第一补偿电阻R3，调控电阻R1、R2、R4、R5、R6、R7，第一反相放大器，第一加法器；
调控电阻R1一端为输入端，调控电阻R1的输出端分别与第一反相放大器反向输入端，调控电阻R2的一端连接；第一补偿电阻R3一端与第一反相放大器同向输入端连接，另一端接地；调控电阻R2另一端与第一反相放大器输出端共同连接调控电阻R4的一端；调控电阻R6的一端为输入端，调控电阻R6的输出端与调控电阻R4的另一端共同连接第一加法器的同向输入端；调控电阻R5的一端分别与第一加法器的反向输入端，调控电阻R7的一端连接，另一端接地；调控电阻R7的另一端与第一加法器的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种功率自适应Doherty功率放大器，其特征在于，所述自适应偏置电路中，基于镜像电流源结构实现一个共用型自适应偏置电路，具体包括：第一电阻R0，第一电阻R4，第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，第二滤波电容C2，第二电容C1，第二电源Vcc；
第二电源Vcc与第二镜像电流源HBT1集电极连接；第二镜像电流源HBT1发射极分别与第一电阻R0，第二滤波电容C2一端连接；第一电阻R0和第二滤波电容C2并联，另一端分别与上述限流电阻R1、R2、R3一端连接；第一电阻R4一端为输入端，第一电阻R4的输出端分别与第二镜像电流源HBT2集电极、基极，第二镜像电流源HBT1基极，第二电容C1的一端连接；第二电容C1另一端接地；第二镜像电流源HBT2发射极分别与第二镜像电流源HBT3集电极，基极连接；第二镜像电流源HBT3发射极接地；
与/或，
所述反相比例运算电路中，具体包括：第一电阻R1、R2，第二补偿电阻R3，第二反相放大器；
第一电阻R1一端为输入端，第一电阻R1的输出端分别与第一电阻R2一端，第二反相放大器反向输入端连接；第二补偿电阻R3一端与第二反相放大器同向输入端连接，另一端接地；第二反相放大器输出端与第一电阻R2另一端连接；
与/或，
所述C类偏置电路中，具体包括：可控电压源S1，电感RF_choc，第二电阻R1、R2，第三电容C1；
输入端与可控电压源S1相连，可控电压源S1正极为输出端，可控电压源S1的负极接地；电感RF_choc输入端与可控电压源S1输出端连接，电感RF_choc输出端与第二电阻R1一端连接；第二电阻R1另一端分别与第二电阻R2，第三电容C1一端连接；第二电阻R2和第三电容C1并联，另一端接地。
4.一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，具体步骤如下：
S1、获得放大器设计目标，明确：增益、输出功率、效率等指标；
S2、根据增益、功率容量等选定三极管类型；
S3、确认是否需要驱动级放大器，若需要，先确定驱动级放大器级数后，再确定每一级放大器三极管数量，若不需要，则直接确定每一级放大器三极管数量；
S4、基于步骤S3，明确输入功率范围，找到输入功率中间点；
S5、根据找到输入功率中间点确定各级放大器的偏置点，从而确定限流电阻R1、R2、R3的参数以及确定自适应偏置电路模块中各元器件参数；
S6、确定C类偏置电路模块中各元器件参数；
S7、确定等比例功分器、四分之波长微带线参数，获得不含功率自适应功能的Doherty功放基本功能和性能；
S8、根据不含功率自适应功能的Doherty功放基本性能确定非等比例功分器参数；
S9、根据不含功率自适应功能的Doherty功放基本性能确定功率检测偏置电路模块的元器件参数，确定功率检测电路的偏置电压，确定功率检测电路模块的元器件参数，确定负载电阻参数；
S10、根据自适应偏置电路模块以及C类偏置电路模块参数确定反相电压跟随器模块电路以及反相比例运算电路模块各元器件参数；
S11、采用全输入功率范围运行整个Doherty功放以验证是否满足功率自适应要求，若不满足，重复步骤S7-S10直到满足，设计结束。
5.根据权利要求4所述的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，其特征在于，所述功率自适应Doherty功率放大器中，具体流程如下：
射频信号从Rfin端口进入功放，首先到达非等比例功分器的输入端口，射频信号经过非等比例功分器一分为二，一部分信号通过主路进入第一级驱动放大器，经过放大后，再进入第二级驱动放大器；信号经过第二级驱动放大器放大后，到达Doherty功率放大器输入端口，即等比例功分器的输入端口；信号经过等比例功分器后，等比例一分为二，进入Doherty功率放大器的载波功放和峰值功放；当输入信号较小时，由于峰值功放工作在C类，处于截断状态，只有载波功放参与放大；加之四分之一波长微带线的作用，载波功放看到的负载为高阻抗，使得功率放大器工作在高效率状态；当输入信号增大至峰值功放开启时，由于峰值功放有信号经过使得载波功放看到的负载为低阻抗，保障高效率的同时Doherty功放整体输出功率增大，以上的主路信号实现高功率和高效率的放大，经过非等比例功分器一分为二的另一部分的信号通过支路进入有源功率检测电路，有源功率检测电路输出的直流信号再被送达至反相电压跟随器，随后该反相电压跟随器输出信号被分为两路加以处理，第一路反相电压跟随器输出信号送入自适应偏置电路中；第二路反相电压跟随器输出信号被送入反相比例运算电路中；该信号通过反相比例运算电路输出后，传送至C类偏置电路，综上实现整个功率放大器的功率自适应。
6.根据权利要求4所述的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，其特征在于，所述有源功率检测电路中，具体如下：
到达有源检测电路模块的信号首先到达功率检测电路的Rfin端口，该功率检测电路模块是串联二极管型整流电路，射频信号经过二极管D1和第一滤波电容C2被转化为直流电压信号加载在负载电阻R7上；功率检测偏置电路有两个功能，第一为功率检测电路提供直流偏置，第二为功率检测电路实现温度不敏感特性和线性化改善：
第一功能的工作流程为：来自于第一电源Vcc的电流，经过第一电阻R5和第一镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，实现对第一镜像电流源HBT1集电极电流的控制，因此来自于第一电源Vcc且受控的电流从第一镜像电流源HBT1集电极流向第一镜像电流源HBT1发射极，经过镇流电阻R6提供给整流二极管D1，从而使得整流二极管处于导通状态，在输入信号足够微弱时也可以工作并有输出，同时保障功率检测电路的输出初始值为一个适合后续电路的电压值；
第二功能的工作流程为：进入Rfin端口的射频信号经过电容C3分为两路，第一路为主路，绝大部分的射频信号经过整流二极管D1，以及第一滤波电容C2最后变成直流信号加载在负载电阻R7上；小部分的射频信号经过镇流电阻R6进入镜像电流源，经过第一镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管，最后通过第一电容C1旁路到地。
7.根据权利要求4所述的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，其特征在于，所述反相电压跟随器中，反应整个Doherty功放输入功率的电压信号Vpdect会被加以处理和利用，该信号被送达至反相电压跟随器，具体如下：
该反相电压跟随模块由反相放大电路和加法器电路级联实现，该电路中的电压Vmid为反相放大电路输出电压，其计算公式为：
该电路中，第一补偿电阻R3保证运放输入差分放大电路外接电阻的对称性，如果：
R2＝R1
则有：
Vmid＝-Vpdect
中点电压Vmid与输入电压大小相当，方向反相，则下一级加法器电路同(正)向输入V+为：
其中，Vref表示参考电压；
进一步可计算出：
则可以实现对输入电压Vpdect的反相跟随，其中，反相电压跟随器模块的输出电压命名为Vbctrl，该电压会被分为两路加以利用或处理。
8.根据权利要求4所述的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，其特征在于，所述自适应偏置电路中，具体如下：
上述反相电压跟随器模块的输出电压中第一路Vbctrl信号被送入自适应偏置电路模块中的第一电阻R4一端；自适应偏置电路有两个功能，第一为第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放提供直流偏置，第二为第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放实现温度不敏感特性和线性化改善：
第一功能的工作流程为：来自于第二电源Vcc的电流，经过第一电阻R4和第二镜像电流源HBT1、HBT2、HBT3，实现对第二镜像电流源HBT1集电极电流的控制，因此来自于第二电源Vcc且受控的电流从第二镜像电流源HBT1集电极流向第二镜像电流源HBT1发射极，经过第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3提供给第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放，从而使得第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放偏置在合适的偏置类型；
第二功能的工作流程为：进入第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放的射频信号会被分为两路，第一路为主路，绝大部分的射频信号经过第一级驱动放大器、第二级驱动放大器、Doherty功率放大器的载波功放放大至后级电路；小部分的射频信号经过第一电阻R0，限流电阻R1、R2、R3以及第二滤波电容C2进入镜像电流源，经过第二镜像电流源HBT1的基极-发射极二极管，最后通过第二电容C1旁路到地。
9.根据权利要求4所述的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，其特征在于，所述反相比例运算电路中，具体如下：
上述反相电压跟随器模块的输出电压中第二路Vbctrl信号被送入反比例运算电路模块，该电路中，第二补偿电阻R3保证运放输入差分放大电路外接电阻的对称性，如果：
R2＝R1
则有：
Vbias_c＝-Vbctrl
即将第二路Vbctrl信号反相。
10.根据权利要求4所述的一种功率自适应Doherty功率放大器设计方法，其特征在于，所述C类偏置电路中，反比例运算电路模块的输出信号为Vbias_c，该信号被送至C类偏置电路模块，具体如下：
反比例运算电路模块的输出信号Vbias_c被传送至可控电压源S1的电压调控端口，用于控制可控电压源S1的输出电压，该受控的电压源S1输出相应的直流电压和电流，经过电感RF_choc到达第二电阻R1输入端；由于第二电阻R1和第二电阻R2构成直流分压电路，且第二电阻R1使得电压源S1提供的电流变得可控，因此，来自电压源S1的且流经第二电阻R1的直流电源被控制为Doherty功率放大器的峰值功放需要的C类偏置的电压和电流；直流电源Ibias_c最终从第二电阻R1的输出端进入Doherty功率放大器的峰值功放的各HBT管芯的基极，从而实现为Doherty功率放大器的峰值功放提供C类偏置。
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