混合偏置架构实现突破！新型双频GaN MMIC Doherty功放助力6G FR3频段规模化应用

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近日，都柏林大学学院联合江苏大学的科研团队在 6G 射频功率放大器领域取得重要进展，提出混合偏置型双频氮化镓（GaN）单片微波集成电路（MMIC）Doherty 功率放大器（DPA）全新方案，有效解决传统双频 Doherty 功放带宽受限难题。相关研究成果正式发表于微波领域顶刊《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》2026 年第 2 期，为 6G FR3（7.125–24.25 GHz）多频段基站、无线通信设备提供了高性能集成化功放新选择。

随着 6G 技术加速研发，FR3 频段凭借频谱资源充足、传输损耗适中、部署成本可控等优势，成为空天地一体化通信、大容量无线传输的核心频段。Doherty 功率放大器凭借优异的功率回退效率，是通信基站射频前端的核心器件。但传统恒压（CV）偏置双频 Doherty 功放依赖四分之一波长阻抗变换器实现负载调制，该器件严苛的相位特性会严重压缩工作带宽，同时现有双频 GaN MMIC 功放还存在集成度不足、高低频段性能难以兼顾等问题，制约了 6G FR3 多频段设备的商用落地。

针对上述行业痛点，研究团队创新提出混合偏置工作机制，重构双频 Doherty 功放架构。该方案对载波放大器采用差异化偏置设计：在 10.5–12.5 GHz 低频段采用恒流（CC）偏置，实现反向负载调制；在 14–16 GHz 高频段切换为传统恒压偏置，完成常规负载调制，而峰值放大器在两个频段均保持恒压偏置运行。这种设计摆脱了传统方案对阻抗变换器陡峭相位特性的依赖，从原理上拓宽两个工作频段的可用带宽，同时团队通过优化相位斜率参数，平衡高低频段的回退效率，实现全频段性能稳定输出。

本次功放芯片采用120 nm GaN HEMT 工艺流片制造，依托稳懋半导体（WIN Semiconductors）成熟工艺平台完成版图设计与加工。芯片集成功率分配器、阻抗变换器、匹配网络与相位补偿电路，实现全功能单片集成，适配 6G 大规模 MIMO 阵列对小型化、高集成度射频器件的需求。

板级实测结果显示，该功放两大工作频段性能表现亮眼：在 10.5–12.5 GHz 频段，饱和输出功率为 34.5–36.1 dBm，饱和漏效率达 43.8%–48.9%，6 dB 功率回退状态下漏效率仍维持在 32.6%–40%；在 14–16 GHz 频段，饱和输出功率区间为 35.4–36.1 dBm，饱和漏效率 43.8%–48.6%，6 dB 回退漏效率保持 30.8%–36.5%，高低频段均兼顾高输出功率与高回退效率。

在通信线性度测试中，研究人员采用 200 MHz 带宽、256-QAM 制式的 5G 新空口（NR）调制信号模拟 6G 实际通信场景。未加载数字预失真（DPD）技术时，功放误差向量幅度（EVM）最高达 8.9%；搭配分解矢量旋转（DVR）数字预失真技术优化后，全频段 EVM 降至 1.0%–1.3%，邻道泄漏比（ACLR）也显著改善，完全满足 6G 通信对信号线性度的严苛要求。对比近年同类型双频 MMIC 功放产品，该设计在更高工作频率下实现了更宽的工作带宽，综合性能处于国际先进水平。

据了解，该研究项目获得爱尔兰未来网络研究中心、国家自然科学基金联合资助。论文第一作者刘瑞佳现任都柏林大学学院助理教授，江苏大学夏景教授、都柏林大学学院朱安定教授为共同通讯作者，团队成员涵盖射频电路、GaN 器件、数字线性化等多个研究方向。

射频学堂总结：

这款混合偏置双频 GaN MMIC Doherty 功放突破了传统架构的带宽瓶颈，兼具高功率、高效率、高线性度与高集成度四大优势。其技术方案不仅可直接应用于 6G FR3 宏基站、分布式射频拉远单元，也能拓展至微波回传、宽带雷达等领域。该成果进一步夯实了 GaN 器件在新一代无线通信中的核心地位，为 6G 多频段射频前端芯片的国产化与工程化落地提供了全新的设计思路与技术参考。

论文信息

LIU R J, JIA H Y, WU Q, et al. A Hybrid-Biased Dual-Band GaN MMIC Doherty Power Amplifier for 6G FR3[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2026, 74(2): 1507-1517. https://doi.org/10.1109/TMTT.2025.3634158.

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