[發(fā)明專利]基于T型網(wǎng)絡(luò)和耦合線的雙頻同步式功放及其設(shè)計方法

無效

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• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102868368A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李翔;陳文華;馮正和
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H03F1/07
• 分類號: H03F1/07;H03F1/32
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)的功率放大器設(shè)計領(lǐng)域。特別涉及一種基于T型網(wǎng)絡(luò)和耦合線的雙頻同步式功放及其設(shè)計方法。尤其是用于多頻段、高效的移動通信基站末級射頻輸出中的一種支持雙頻段的同步式功率放大器及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)

為了實現(xiàn)“綠色”通信的新理念，高效功率放大器正受到越來越多的關(guān)注和重視。目前有幾種技術(shù)能夠達到高效率的目的。一些工作模式如E類、F類功放能夠達到很高的漏極效率，理想狀態(tài)下達到100%的漏極效率，但是這類功放的缺點是線性度比較差。Doherty（多爾蒂）結(jié)構(gòu)的功放兼有較高的效率（相對于AB?類放大器）和較好線性度（相對于C?類放大器），目前已廣泛地應(yīng)用于無線通信基站當(dāng)中。但是由于其結(jié)構(gòu)特點，帶寬受到限制，無法滿足寬帶系統(tǒng)的要求。Doherty電路的基本原理是將輸入信號的平均部分和峰值部分分開放大，然后合成，從而獲得高效率。由于Doherty結(jié)構(gòu)的有源負(fù)載牽引特性，使得功放能在一定功率回退的范圍內(nèi)保證較高效率，滿足不同峰均比調(diào)制信號的放大需求。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)與Doherty?功放相結(jié)合，可以實現(xiàn)高效率、高線性功放。

隨著技術(shù)發(fā)展，未來移動通信系統(tǒng)需要同時支持不同的標(biāo)準(zhǔn)，這就要求基站發(fā)射機終端能夠同時處理不同頻率的信號，因此多頻段工作的功率放大器將得到很大應(yīng)用。為了實現(xiàn)多頻段工作，一些設(shè)計功放的方法被提出來。其中有一類功放用并聯(lián)功放實現(xiàn)多頻工作，每個功放調(diào)節(jié)到單頻最佳工作狀態(tài)，需要時使用開關(guān)選擇適合的功放處理不同頻率的信號。這類功放的設(shè)計方法簡單，但是成本很高，而且不能同時處理多頻信號。另外一類功放使用可重構(gòu)的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多頻工作，這類功放的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中包含一些可調(diào)節(jié)的元件，如微機電系統(tǒng)，可變電容二極管等，通過電壓控制這些元件改變負(fù)載網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使其在某一頻率實現(xiàn)最佳工作狀態(tài)。這類功放的電壓控制比較難，而且不能同時處理多頻信號。第三類功放使用多頻帶通網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多頻工作，這類功放的設(shè)計比較復(fù)雜，優(yōu)點是它能同時處理多頻信號。

傳統(tǒng)的Doherty功放由一個功分器加一段四分之一波長傳輸線、一個主功放、一個輔功放、兩段延遲線、一段四分之一波長傳輸線組成，因為這些組成元件只能工作在一個頻率下，所以傳統(tǒng)Doherty功放只能工作在單一頻段上。

目前，基于一些雙頻結(jié)構(gòu)，一些無源器件能夠?qū)崿F(xiàn)雙頻同步工作。在一些文章中，一種T型網(wǎng)絡(luò)被用來實現(xiàn)雙頻的定向耦合器，這種定向耦合器與傳統(tǒng)的定向耦合器結(jié)構(gòu)相同，不同點在于其中的每段四分之一波長的傳輸線被T型網(wǎng)絡(luò)代替。這種T型網(wǎng)絡(luò)包含兩段串聯(lián)傳輸線和一段置于中間的分支線，分支線可以是短路到地的，也可以是開路的。這種定向耦合器能夠?qū)崿F(xiàn)在任意兩個不同頻率下，將輸入功率等分到兩個輸出端口并附加90°的相位差。在一些文章中，耦合線被用來實現(xiàn)雙頻工作的Wilkinson（威爾金森）功分器，耦合線可以是單節(jié)的也可以是雙節(jié)的。耦合線的功能是代替了傳統(tǒng)Wilkinson功分器中的四分之一波長的傳輸線，在兩個不同頻率下都顯示出四分之一波長的相位延遲特性。使用T型網(wǎng)絡(luò)的特點是其頻率比能做很大，缺點是其尺寸比較大，頻率比比較大時，其中分支線可能很細(xì)（末端開路）或者很粗（末端短路）。耦合線的特點是尺寸比較小，缺點是其頻率比范圍較小，當(dāng)參數(shù)設(shè)定正確后，T型網(wǎng)絡(luò)或者耦合線都能等效為一段雙頻的傳輸線

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于T型網(wǎng)絡(luò)和耦合線的雙頻同步式功放及其設(shè)計方法，其特征在于，所述基于T型網(wǎng)絡(luò)和耦合線的雙頻同步式功放具有雙路或者多路雙頻Doherty功放，包括兩種結(jié)構(gòu)：一種是一個雙頻主功放和一個雙頻輔助功放連接至雙頻雙路功分器加90°相位差輸出的功分器模塊；雙頻定向耦合器或雙頻雙路功分器加90°相位差輸出的功分器模塊與輸入端連接，雙頻主功放和雙頻輔助功放分別與主雙頻延遲線和輔雙頻延遲線連接，主雙頻延遲線與第一段雙頻四分之一波長傳輸線連接，第一段雙頻四分之一波長傳輸線與輔雙頻延遲線和第二雙頻四分之一波長傳輸線連接在一起，第二段雙頻四分之一波長傳輸線連接輸出端；雙頻雙路功分器加90°相位差輸出的功分器模塊連接輸入端；另一種是一個雙頻主功放和第一雙頻輔助功放至第N雙頻輔助功放與一個包括雙頻雙路功分器加90°相位差輸出的功分器模塊連接；雙頻主功放與主雙頻延遲線連接，主雙頻延遲線與第一段雙頻四分之一波長傳輸線連接，第一雙頻輔助功放至第N雙頻輔助功放對應(yīng)地與第一雙頻延遲線至第N雙頻延遲線連接，然后第一雙頻延遲線至第N雙頻延遲線公共節(jié)點再與第一段雙頻四分之一波長傳輸線和第二段雙頻四分之一波長傳輸線連接在一起，第二段雙頻四分之一波長傳輸線連接。

所述N為1-20個。