[發明專利]高效率高回退的Doherty功率放大器及其設計方法

有效

• 申請號: 201810359737.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108763640B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 程知群;張振東;李晨;熊國萍;徐雷;馮瀚;田健廷
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F30/36
• 分類號: G06F30/36
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了高效率高回退的Doherty功率放大器及其設計方法。傳統Doherty功率放大器回退范圍只有6dB。本發明高效率高回退的Doherty功率放大器，包括功分器、載波功率放大電路、峰值功率放大電路、負載調制網絡和輸出電阻。負載調制網絡包括第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線。所述第一微帶線的一端接載波輸出匹配網絡的負載端，另一端接第二微帶線及第三微帶線的一端。第三微帶線的另一端接地。第二微帶線的另一端與峰值輸出匹配網絡的負載端相連，并接輸出電阻的一端。本發明用微帶線代替了集總元器件，避免了集總元器件對效率和帶寬的影響，從而提高了效率，拓展了帶寬。

技術領域

本發明屬于射頻通訊技術領域，具體涉及一種基于改進型負載調制網絡4的高效率高回退的Doherty功率放大器。

背景技術

在現代移動通信系統的不斷發展過程中，高效率，高線性度和緊湊的尺寸是通信系統一直追求的目標，特別是在基站收發系統功率放大器中。為了滿足人們對網速日益增長的需求，通信運營商已經采取多種措施提高功率放大器的效率和線性度。其中，Doherty功率放大器因為具有較高的回退效率、良好的線性度以及結構簡單，尺寸緊湊，因此大規模應用于現代移動通信系統中。Doherty功率放大器的關鍵技術是有源負載調制技術：Doherty功率放大器可以通過負載調制網絡根據輸入功率的大小動態調制Doherty功率放大器載波放大器和峰值放大器輸出端阻抗值，從而提高Doherty功率放大器的輸出效率。

隨著5G通信技術的發展，對基站建設的要求也越來越高。為了滿足人們對通信速度的追求，采用更復雜的調制方式，提高傳輸信號的峰均比是未來通信技術發展重要選擇。但傳統Doherty功率放大器載波放大器輸出端阻抗在低輸入情況下通常匹配至2Z_opt(Z_opt為輸出端最佳匹配阻抗值)，這使得傳統Doherty功率放大器回退范圍只有6dB。無法滿足現在通信系統中高峰均比的傳輸信號。因此設計出具有更高回退范圍的Doherty功率放大器來滿足具有更高峰均比的傳輸信號是Doherty功率放大器發展的重要方向之一。

此外，在基站建設中，功率放大器是基站的主要耗能模塊，因此提高基站中Doherty功率放大器的輸出效率對整個系統的能源節約有重要意義。CaN晶體管以其高效率、高功率密度和小尺寸廣泛應用于基站Doherty功率放大器中。但CaN晶體管存在寄生參數(包括寄生電容和電感)。根據CaN晶體管生產廠家給定的參數模型可以計算出晶體管輸出端存在寄生參數總體呈現電容性，晶體管輸出端寄生參數可以用C_out表示。C_out包含了晶體管輸出端所有非線性寄生參數的總和。由于非線性輸出電容C_out的存在，嚴重影響了Doherty功率放大器的輸出效率。針對晶體管輸出電容C_out對Doherty功率放大器輸出效率的影響。現階段主要通過采用LC諧振網絡結構，采用直接并聯電感元器件通過LC諧振消除晶體管輸出電容C_out對Doherty功率放大器的影響；也可以采用π型網絡結構，通過并聯短路微帶線相當于電感，減小晶體管輸出電容C_out對電路的影響。但采用集總元器件對Doherty功率放大器的帶寬有很大影響，并聯短路微帶線減小放大器對電流的處理能力，并增大損耗和產生并聯寄生效應。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于改進型負載調制網絡4的高效率高回退的Doherty功率放大器

本發明高效率高回退的Doherty功率放大器，包括功分器、載波功率放大電路、峰值功率放大電路、負載調制網絡和輸出電阻。所述的載波功率放大電路包括載波輸入匹配網絡、載波放大器和載波輸出匹配網絡。所述載波輸入匹配網絡的輸入端接功分器的第一輸出端，輸出端接載波放大器的輸入端。載波放大器的輸出端接載波輸出匹配網絡的輸入端。