[發(fā)明專利]增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器及其實現(xiàn)方法

在審

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• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109831163A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 程知群;張志維;劉國華;柯華杰;李素東;楊仁好
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/68
• 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: 朱月芬

本發(fā)明涉及一種增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器的實現(xiàn)方法。本發(fā)明包括兩個正交耦合器、兩個功率放大電路，第一正交耦合器用于將輸入信號轉化成兩路正交信號輸出。隔離電阻接在正交耦合器的隔離端使輸入輸出信號達到良好的隔離。經(jīng)第一正交耦合器輸出的信號通過兩路功率放大電路進行功率放大。兩路功率放大電路輸出的信號再接入第二正交耦合器的輸入端，隨后輸出給負載。在第二正交耦合器的控制端接入所需的控制信號進行可重構負載調制。本發(fā)明通過使用正交耦合器外加控制信號來實現(xiàn)可重構的負載調制類功率放大器，增大了負載調制類功率放大器的工作帶寬，提高了負載調制類功放的高效率功率回退范圍。

技術領域

本發(fā)明屬于射頻通訊技術領域，涉及一種增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器及其實現(xiàn)方法。

背景技術

隨著無線通信技術的迅速發(fā)展，射頻微波技術在人們的日常生活中越來越重要。現(xiàn)代無線通信標準依賴于以高頻譜效率為特征的調制信號，以便優(yōu)化稀缺頻譜資源的使用。從高頻發(fā)射器的角度來看，這種選擇導致對線性度的嚴格要求，同時伴隨著功率放大器(PA)的信號非常高的峰均功率比(PAPR)。雖然常規(guī)功率放大器，作為組合AB類，在功率回退時顯示出非常低的效率，但是廣泛采用的效率增強技術如Doherty和Chireix代表的負載調制技術使其功率回退處也保持較高的效率。

但隨著通信技術的快速發(fā)展，調制方式也越加地復雜，傳統(tǒng)的Doherty和Chireix調制類功率放大器的窄帶特性越來越不能滿足當今無線通信系統(tǒng)的要求，因此，急需研制出新型寬帶高功率回退范圍的射頻功率放大器以滿足當前及未來無線通信系統(tǒng)高傳輸速率的要求。針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，申請人對現(xiàn)有技術中負載調制類功率放大器的結構進行了深入的研究，申請人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)負載調制類功率放大器帶寬受到巨大限制，這表明傳統(tǒng)負載調制類功率放大器在保持高效率時輸出功率回退寬帶的范圍下效果變差，已經(jīng)難以滿足當今第五代移動通信系統(tǒng)寬帶的要求。為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本申請使用正交耦合器外加控制信號來實現(xiàn)可重構的負載調制類功率放大器，增大了負載調制類功率放大器的工作帶寬，提高了負載調制類功放的高效率功率回退范圍。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是提出一種增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器及其實現(xiàn)方法。

本發(fā)明所述的一種增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器的實現(xiàn)方法，

通過如下步驟實現(xiàn)：

步驟一：根據(jù)選用的晶體管的直流特性掃描曲線，選取晶體管漏極偏置電壓，晶體管柵極偏置電壓，使得晶體管位于線性放大狀態(tài)；此時晶體管的導通角在π到2π之間，符合AB類功率放大器的導通角要求；在此直流偏置的基礎上對晶體管進行輸入輸出匹配電路設計；為了拓展電路的工作帶寬，匹配電路采用階躍阻抗匹配設計；將晶體管的輸入輸出阻抗皆匹配到標準的負載阻抗，根據(jù)功率放大電路的拓撲圖；選取合適的直流偏置點，設計兩個標準的AB類功率放大器，并將輸入輸出匹配到標準的50歐姆，完成第一功率放大電路和第二功率放大電路的設計；

步驟二：采用具有寬帶特性的正交耦合器作為功率放大器的一部分，實現(xiàn)帶寬增強的功率放大器；正交耦合器為3dB定向耦合器，具有高度的對稱性；輸入端的功率平等地分配給兩個輸出端，兩個輸出端有90度的相位差；完成第一正交耦合器和第二正交耦合器的設計；

步驟三：將步驟二中第一正交耦合器的一個輸入端接輸入信號，另一輸入端通過隔離電阻接地，第一正交耦合器的兩個輸出端口分別與步驟一中的第一功率放大電路，第二功率放大電路的輸入端相連；將第一功率放大電路，第二功率放大電路的輸出端與步驟二所述的第二正交耦合器的兩個輸入端連接；為了完成可重構負載調制的效果，分析第二正交耦合器的等效Z矩陣得到:第一功率放大器和第二功率放大器在第二正交耦合器處的等效負載阻抗分別為Z_A、Z_B：