[發明專利]非對稱Chireix合成架構及其設計方法

在審

• 申請號: 202010325346.4
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111446934A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 程知群;徐鵬;劉國華;孟明文
• 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;H03F1/56
• 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

本發明公開了非對稱Chireix合成架構及其設計方法，包括第一支路和第二支路，所述第一支路設置第一功率放大器，所述第二支路設置第二功率放大器，所述第一功率放大器的輸入端與第一信號相連接，所述第二功率放大器的輸入端與第二信號相連接，所述第一信號和第二信號為非對稱恒包絡相位調制信號；所述第一功率放大器和第二功率放大器的輸出端與非對稱Chireix功率合成器相連接。采用本發明的非對稱Chireix合成架構，具有比傳統Chireix合成架構小的異相角，能夠改善傳統Chireix合成架構的輸出效率，而且能改善傳統Chireix合成架構只能在單一頻點高效率輸出，拓展了帶寬。

技術領域

本發明屬于射頻功率放大器技術領域，具體涉及一種非對稱Chireix合成架構及其設計方法。

背景技術

目前5G技術火熱，作為下一代無線通信網絡，相比于目前已普及的4G技術，有著更高的網絡傳輸速率，最快能達到4G的上百倍。隨著通信速率越來越高的要求，現代無線通信系統使用越來越復雜和有效的數字調制方法，導致信號的峰均功率比比較大。這種信號對于射頻功率放大器在高速率通信中具有重要意義，在保持高效率的情況下還能保持信號的帶寬，但是會導致線性度的惡化。為了解決射頻功率放大器的線性效率問題，人們付出了巨大的努力，并由此產生了各種各樣的架構，包括polar、outphasing、包絡跟蹤，前饋技術，負反饋技術。

在outphasing系統中，將同時包含振幅和相位調制的輸入信號分成兩個恒包絡相位調制信號。原始信號的放大是通過改變這兩個信號的相位并將放大后的支路信號與無源功率合成器相加來實現的。當分支為同相時，得到最大包絡；當分支為反相時，得到最小包絡。該技術的優點是可以使用高效的開關類功率放大器對兩個恒包絡相位調制信號進行放大，在不降低線性的情況下提高整體效率。

在outphasing系統中，為了避免上下支路相互的負載調制，保證線性度，應該使用隔離合成器。如威爾金森合成器，它通過隔離兩個功率放大器，并為每個功率放大器提供一個固定的負載阻抗。但是隔離合成器只有在最大輸出功率的情況下才能達到100％的效率。不然功率就會在隔離電阻中以熱的形式浪費掉，降低了效率。非隔離的outphasing合成器在損失一定線性度的代價下，能夠提高合成器的效率，比如Chireix合成器就是常見的非隔離合成器。

傳統的Chireix合成架構如圖1所示，是將經過功率放大器放大的兩路具有對稱相位±θ(t)的等幅信號,進行合成,如圖2所示，為傳統Chireix合成器輸出信號的矢量合成，導致Chireix合成器異相角偏大，降低效率。而且由于沒有隔離電阻的存在，會導致其中的一路電路對另一路電路產生負載調制作用，在中心頻點時，通過兩支路加入對稱電抗，可以彌補非隔離合成器中由兩支路相互影響帶來的電抗部分，但在偏移中心頻點時，兩支路相互影響帶來的電抗部分無法完全抵消，導致傳統的Chireix合成架構帶寬比較窄，效率低。

所以，針對上述這種問題，有必要深入研究分析，提供一種寬帶高效率Chireix合成架構。

發明內容

針對現有設計方式存在的缺陷，本發明提出一種非對稱Chireix合成架構及其設計方法，采用新型非對稱Chireix合成器，具有比傳統Chireix功率合成器小的異相角，提高了效率，同時解決了傳統Chireix合成架構只能在單一頻點實現高效率。

為了解決現有技術存在的技術問題，本發明的技術方案如下：

本發明，通過輸入非對稱恒包絡相位調制信號，將放大后的輸出信號經過非對稱Chireix合成器進行合成，如圖4所示，為非對稱Chireix合成器輸出信號的矢量合成，非對稱Chireix合成器具有比傳統Chireix合成器小的異相角，提高了效率。而且由于采用上下非對稱信號，阻抗軌跡會分別向上向下移動，然后通過適當添加電抗元件旋轉阻抗軌跡，使在史密斯圓上兩支路的阻抗軌跡上下對稱，抵消電抗，實現了在一定帶寬下彌補非隔離合成器中由兩支路相互影響帶來的電抗部分。