[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬帶高效率Doherty功率放大器及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810360746.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108718188B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程知群;田健廷;馮瀚;徐雷;張振東;李晨;熊?chē)?guó)萍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03F1/02
• 分類(lèi)號(hào): H03F1/02;H03F1/56;H03F3/21;H03F3/19
• 代理公司: 杭州君度專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開(kāi)了一種寬帶高效率Doherty功率放大器及其設(shè)計(jì)方法。現(xiàn)有Doherty功率放大器的相對(duì)帶寬通常被限制在50％以下，且性能在頻帶的邊緣處明顯劣化。本發(fā)明一種寬帶高效率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、后匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出電阻。載波功率放大電路包括載波輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、載波功率放大器、載波輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)和載波功放補(bǔ)償線。峰值功率放大電路包括峰值輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、峰值功率放大器、峰值輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)和峰值功放補(bǔ)償線。后匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線和第六微帶線。本發(fā)明消除了高階匹配網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的帶寬限制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬帶高效率的混合連續(xù)型Doherty功率放大器。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，射頻微波技術(shù)在人們的日常生活中越來(lái)越重要。為了在有限的頻譜帶寬內(nèi)傳輸盡可能大的數(shù)據(jù)量，通信商通常采用非常復(fù)雜的調(diào)制方式，而這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的峰均比(PAPR)變大，而使用傳統(tǒng)的功率放大器如A類(lèi)、AB類(lèi)對(duì)非恒包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行放大效率很低，尤其是在大功率回退的時(shí)候。兼顧在較高帶寬下實(shí)現(xiàn)高效率和高線性度的射頻功率放大器成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)之一。Doherty功率放大器因能高效放大調(diào)制信號(hào)且成本較低而成為當(dāng)今無(wú)線通信所采用功率放大器的主流形式。一個(gè)典型的兩路Doherty功率放大器包括載波和峰值兩個(gè)功率放大器，載波和峰值功放輸入端由功分器將信號(hào)一分為二分別輸入，輸出端通過(guò)一個(gè)負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)合路輸出，根據(jù)輸入信號(hào)的大小動(dòng)態(tài)調(diào)制主輔功率放大器的有效負(fù)載阻抗，從而使Doherty功放在輸出功率大幅度回退的情況下仍然具有很高的效率。

但隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的日趨看重，傳統(tǒng)兩路Doherty功率放大器回退效率和帶寬已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)今無(wú)線通信系統(tǒng)的要求，因此，亟需研制出新型寬帶高效率Doherty功率放大器以滿(mǎn)足當(dāng)前日益增長(zhǎng)的無(wú)線通信傳輸數(shù)據(jù)量的需求。如何提高Doherty的帶寬和效率自然的成為學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界的研究熱點(diǎn)之一。

根據(jù)以往公開(kāi)的關(guān)于寬帶Doherty功率放大器的技術(shù)方案，相對(duì)帶寬通常被限制在50％以下，并且性能在頻帶的邊緣處明顯劣化，效率也很難滿(mǎn)足要求。因此，帶寬和效率還不足以滿(mǎn)足現(xiàn)代基站的要求。這種不足的一個(gè)主要原因是以前的設(shè)計(jì)僅僅集中在功率放大器的匹配，而忽略諧波分量。設(shè)計(jì)人員多年來(lái)已經(jīng)知道，電壓和電流波形中的諧波分量起著重要的作用，可加以控制以實(shí)現(xiàn)更高的效率，近幾年提出的F類(lèi)正是基于諧波控制理論。但是，單管F類(lèi)不能實(shí)現(xiàn)在回退情況下的高效率輸出，且?guī)捿^窄，為了提高帶寬，現(xiàn)有技術(shù)提出連續(xù)F類(lèi)思想，從而單管實(shí)現(xiàn)高效率高帶寬。由此，為了提高Doherty的效率和帶寬，研究人員將兩種技術(shù)結(jié)合在一起，基于Doherty和連續(xù)模式技術(shù)取得一定進(jìn)展，在理論上可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)帶寬和效率的提高。不過(guò)不幸的是，由于諧波調(diào)諧和基波延遲之間的矛盾，試圖用連續(xù)模式功放簡(jiǎn)單地取代Doherty中常規(guī)的AB類(lèi)功放并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，而提高Doherty的帶寬和效率對(duì)實(shí)現(xiàn)通信頻帶更好的覆蓋和基站的節(jié)能高效至關(guān)重要，也是現(xiàn)今亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶高效率Doherty功率放大器及其設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明一種寬帶高效率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、后匹配網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)、載波功率放大器、載波輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)和載波功放補(bǔ)償線。所述載波輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入接口接功分器的第一輸出端，輸出端接載波功率放大器的柵極。所述載波功率放大器的源極接地，漏極接載波輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端。載波輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載端接載波功放補(bǔ)償線的第一接線端。

所述的峰值功率放大電路包括峰值輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、峰值功率放大器、峰值輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)和峰值功放補(bǔ)償線。所述峰值輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端接功分器的第二輸出端，輸出端接峰值功率放大器的柵極。所述峰值功率放大器的源極接地，漏極接峰值輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端。所述峰值輸出基波匹配網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載端接峰值功放補(bǔ)償線的第一接線端。