[發(fā)明專利]一種新型合路的寬帶Doherty功率放大器及其設計方法

在審

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111030620A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 劉國華;周國祥;程知群;郭燦天賜;王濤
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學富陽電子信息研究院有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 杭州昱呈專利代理事務所(普通合伙) 33303
• 代理人: 雷仕榮

本發(fā)明公開了一種新型合路的寬帶Doherty功率放大器及其設計方法，包括威爾金森功分器、載波功率放大電路、峰值功率放大電路、負載調制網(wǎng)絡和后匹配網(wǎng)絡，威爾金森功分器將輸入功率進行等分后分別輸出給所述載波功率放大電路和峰值功率放大電路，所述載波功率放大電路的輸出端和所述峰值功率放大電路的輸出端與所述負載調制網(wǎng)絡相連接，所述負載調制網(wǎng)絡與所述后匹配網(wǎng)絡相連接，經所述負載調制網(wǎng)絡將功率輸出給所述后匹配網(wǎng)絡，經所述后匹配網(wǎng)絡將功率輸出給負載。本發(fā)明減小載波功率放大器輸出端阻抗變換線的阻抗變換比；并在合路端使用簡化實頻法優(yōu)化的后匹配網(wǎng)絡，替代四分之一波長線實現(xiàn)到負載的寬帶匹配，拓展Doherty功率放大器的工作帶寬。

技術領域

本發(fā)明屬于功率放大器技術領域，涉及一種新型合路的寬帶Doherty功率放大器及其設計方法。

背景技術

隨著通信技術的快速發(fā)展，我國正式進入了5G商用時代。而在5G時代，一個很重要的技術特性就是能夠以高帶寬、低延時，連接可能千百億數(shù)量計算的萬物。第五代移動通信也需要滿足高移動性、無縫漫游和無縫覆蓋。從原理上講,實現(xiàn)寬帶高速數(shù)據(jù)率和高移動性是困難的，能很大部分要都要取決于頻帶。這就對功率放大器提出了更高的要求。

功率放大器作為無線通信系統(tǒng)發(fā)射機中最重要的器件之一，其線性度、效率、帶寬、穩(wěn)定性等指標起到關鍵影響。目前，Doherty功率放大器因能高效放大調制信號且成本較低而成為當今無線通信所采用功率放大器的主流形式。

但傳統(tǒng)Doherty功率放大器的負載調制網(wǎng)絡中多次使用四分之一阻抗變換線，導致了其只能在較窄的帶寬內正常工作，窄帶特性已經不適用與目前的無線通信系統(tǒng)，因此設計一款適用于5G頻段的寬帶Doherty功率放大器成為了學術界和工業(yè)界研究的熱點。

在Doherty功率放大器結構中限制帶寬的因素有很多，如功分器、補償線、主輔功率放大器的匹配電路、負載調制網(wǎng)絡等都有限制帶寬的作用。現(xiàn)有技術中，為了提高Doherty放大器的帶寬通常采用以下方法：(1)用降低四分之一波長阻抗變換比值的負載調制網(wǎng)絡來增加帶寬，但合路點后的四分之一波長線依舊是限制帶寬的問題所在。(2)采用雙阻抗匹配方法有效縮短主輔功率放大器輸出端補償線長度。但雙阻抗匹配方法給主輔功率放大器的匹配電路帶來的要求極高。

故，針對目前現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究和改進，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術中存在的缺陷。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于新型合路的寬帶Doherty功率放大器，通過新型負載調制網(wǎng)絡，減小了在載波放大器輸出端的阻抗變換比值，并使用后匹配網(wǎng)絡(簡化實頻法合成)將合路點阻抗匹配到負載端，替代了傳統(tǒng)的四分之一波長阻抗變換器，以拓展Doherty功率放大器的工作帶寬。。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：

一種新型合路的寬帶Doherty功率放大器，包括威爾金森功分器、載波功率放大電路、峰值功率放大電路、負載調制網(wǎng)絡和后匹配網(wǎng)絡，其中，

所述威爾金森功分器將輸入功率進行等分后分別輸出給所述載波功率放大電路和峰值功率放大電路，所述載波功率放大電路的輸出端和所述峰值功率放大電路的輸出端與所述負載調制網(wǎng)絡相連接，所述負載調制網(wǎng)絡與所述后匹配網(wǎng)絡相連接，經所述負載調制網(wǎng)絡將功率輸出給所述后匹配網(wǎng)絡，經所述后匹配網(wǎng)絡將功率輸出給負載；

所述載波功率放大電路包括依次串聯(lián)的載波輸入匹配電路、載波功率放大器、載波輸出匹配電路，所述載波輸出匹配電路與負載調制網(wǎng)絡相接；所述峰值功率放大電路包括依次串聯(lián)的峰值輸入匹配電路、峰值功率放大器、峰值輸出匹配電路；

所述負載調制網(wǎng)絡包括1/4波長的第一阻抗變換器T1和峰值補償線T2；所述載波放大電路通過所述第一阻抗變換器T1與所述峰值放大電路中的峰值補償線T2相連接，并經所述后匹配網(wǎng)絡將功率輸出給負載。