[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)型輸出合路器的寬帶Doherty功率放大器及其實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710550390.3
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107332519A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程知群;張振東;張明;劉國華;董志華;陳瑾
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/48;H03F1/56;H03F3/19;H03F3/21
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙)11489
• 代理人: 姚海波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于改進(jìn)型輸出合路器的寬帶Doherty功率放大器及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，提出了許多新的通信標(biāo)準(zhǔn)，頻譜效率提高，峰均比(PAPR)提高。近年來，這些新的通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在寬頻帶上部署和運行。鑒于這種情況，通信基站中的功率放大器(PA)預(yù)計將同時處理寬帶寬(BW)和高峰均比(PAPR)，以提高靈活性和性能。因此，如何設(shè)計出可以兼顧高線性度和高效率的射頻功率放大器成為限制其工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。Doherty功率放大器因能高效放大器調(diào)制信號且成本較低而成為當(dāng)今無線通信所采用功率放大器的主流形式。傳統(tǒng)的兩路Doherty功率放大器 Doherty功率放大器最關(guān)鍵的技術(shù)就是有源負(fù)載牽引技術(shù)。在其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中將兩個晶體管視為兩個理想電流源，根據(jù)基爾霍夫定律，可以通過改變一路電流源的電流值來改變電路另一路阻抗值，從而實現(xiàn)對負(fù)載阻抗的調(diào)制效果。這使得Doherty功率放大器可以根基輸入電壓的大小動態(tài)調(diào)制輸出端阻抗值的大小，從而使Doherty功率放大器可以提前達(dá)到飽和狀態(tài)，提高了回退點的效率。

但隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，頻率資源也顯得愈加匱乏，能同時覆蓋多個工作頻段并兼容多種協(xié)議制式的寬帶通信系統(tǒng)已經(jīng)成為無線技術(shù)的發(fā)展重點。相應(yīng)的，寬帶Doherty放大器已經(jīng)成為近年來學(xué)術(shù)和工業(yè)界的研究熱點。

在Doherty功率放大器結(jié)構(gòu)中限制帶寬的因素有很多，如功分器、補償線、負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)等都有限制帶寬的作用。現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高Doherty放大器的帶寬通常采用以下方法：(1)用網(wǎng)絡(luò)匹配結(jié)構(gòu)取代合路端35歐，四分之一波長傳輸線。通過減小傳輸線兩端阻抗變換比增加帶寬。很顯然，采用網(wǎng)絡(luò)匹配結(jié)構(gòu)大大增加電路結(jié)構(gòu)，同時，其阻抗變換比不能顯著提高，帶寬增加有限。(2)采用雙阻抗匹配方法盡量縮短主輔功放輸出端補償線長度。通過減短補償線的長短，減小補償線對頻率偏移的影響來拓展帶寬。但是，雙阻抗匹配方法計算量極大，而實際提高帶寬的效果并不理想，尤其是隨著帶寬的增加，往往會導(dǎo)致Doherty功率放大器出現(xiàn)整體增益降低，效率下降等問題。

因此，本發(fā)明針對現(xiàn)階段Doherty功率放大器中存在的上述缺陷，提出一種新的負(fù)載調(diào)制結(jié)構(gòu)，用來實現(xiàn)對Doherty功率放大器帶寬拓展。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于改進(jìn)型輸出合路器的寬帶 Doherty功率放大器及其實現(xiàn)方法，通過改進(jìn)傳統(tǒng)Doherty功率放大器的負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)，減小負(fù)載阻抗隨輸入頻率變化引起的偏移，提高Doherty功率放大器的帶寬。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于改進(jìn)型輸出合路器的寬帶Doherty功率放大器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括等分功分器、載波功率放大電路、峰值功率放大電路以及新型負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)；其中，等分功分器用于將輸入功率進(jìn)行等分后分別輸出給所述載波功率放大電路和所述峰值功率放大電路，所述新型負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變線T1、第二阻抗變線T2和第三阻抗變線T3，所述第一阻抗變線T1為50 歐四分之一波長阻抗變線，所述第二阻抗變線T2為35歐四分之一波長阻抗變線，所述第三阻抗變線T3為50歐二分之一波長阻抗變線；所述載波功率放大電路的輸出端接所述第一阻抗變線T1的一端，所述第一阻抗變線T1的另一端與所述峰值功率放大電路的輸出端相連接并將功率合路再經(jīng)過所述第二阻抗變線T2輸出給負(fù)載，在合路點處并聯(lián)所述第三阻抗變線T3；

所述載波功率放大電路包括依次串接的載波輸入匹配電路、載波功率放大器、載波輸出匹配電路和載波功放輸出端補償線；所述峰值功率放大電路包括依次串接的50歐四分之一波長相位延遲線、峰值輸入匹配電路、峰值功率放大器、峰值輸出匹配電路、峰值功放輸出端補償線；所述載波功率放大器為AB類功率放大器，所述峰值功率放大器為C類功率放大器。

優(yōu)選地，所述載波功率放大器在低功率輸入時的輸出阻抗為100歐，且在高輸入功率時負(fù)載阻抗為50歐。

優(yōu)選地，所述峰值功率放大器在低功率輸入時的輸出阻抗為無窮大，且在高輸入功率時負(fù)載阻抗為50歐。

優(yōu)選地，所述載波功率放大器和所述峰值功率放大器均采用晶體管實現(xiàn)。

本發(fā)明還公開了一種基于改進(jìn)型輸出合路器的寬帶Doherty功率放大器的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：