[發明專利]一種Doherty功率放大器及電子器件

在審

• 申請號: 202011130021.7
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN114389544A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 楊夢蘇
• 申請（專利權）人: 蘇州華太電子技術有限公司
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/32
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種Doherty功率放大器及電子器件。所述放大器包括功率分配器、主放大器、效率峰值放大器、線性峰值放大器、兩級合路器、輸出匹配網絡和移相網絡，主放大器、效率峰值放大器、線性峰值放大器分別接功率分配器的三個輸出端，兩級合路器中一級合路器連接主放大器、效率峰值放大器，另一級合路器連接效率峰值放大器和線性峰值放大器，輸出匹配網絡接放大器的合路點，移相網絡設置于峰值放大器和功率放大器之間。本發明在不損失效率的前提下提供優于常規兩路非對稱Doherty放大器的線性度，大大緩解了Doherty功放的效率和線性度之間的矛盾。

技術領域

本發明屬于功率放大器技術領域，具體涉及一種Doherty功率放大器及電子器件。

背景技術

Doherty功放作為常見的功放架構，能夠針對高峰均比的調制信號提供高效率放大。如圖1所示，為傳統的一個Doherty放大器的結構，其包括主放大器M、峰值放大器P、功率分配器1、合路器2、輸出匹配網絡3、移相網絡4，功率分配器1用于分離待放大的射頻輸入信號，分別用于主放大器M和峰值放大器P；合路器2用于在合路點合成被主放大器M和峰值放大器P分別放大的信號；合成之后的信號通過輸出匹配網絡3連接到負載。移相網絡4設置在峰值放大器P之前，以保證在合路點兩路放大器輸出信號的相位是對齊的。

上述Doherty放大器中，合路器2應該同時滿足從合路點到主放大器在回退狀態的阻抗匹配和90度或者(90+n*180)度(n為整數1，2，…)的相移。輸出匹配網絡3應該滿足從負載到合路點的阻抗匹配。移相網絡4應該滿足它的相移大致相等于主放大器和峰值放大器的相位之差。

圖2給出了圖1中所展示的Doherty放大器的等效電路。在該圖中，主放大器M由電流源IM表示，峰值放大器由電流源IP表示。此外，圖1中的合路器2和輸出匹配網絡3分別由兩段90度的傳輸線1和傳輸線2代替。合路點阻抗ZL*等于主放大器和峰值放大器的最佳負載的并聯阻抗。

參考圖2，在低輸入功率的情況下，峰值放大器關閉(IP＝0)，只有主放大器工作。在此條件下，偏置為AB類的主放大器M的視在阻抗處于高阻狀態從而實現高效率放大。隨著輸入信號的增大，峰值放大器慢慢由關閉狀態到飽和狀態。在這個過程中，峰值放大器的輸出電流IP不斷增大，并且通過傳輸線1產生有源負載牽引作用，逐漸降低主放大器和峰值放大器的視在負載，并且使主放大器一直保持在飽和狀態。最終，主放大器和峰值放大器的視在負載等于各自的最佳負載，同時達到飽和狀態。

需要注意的是，理想的Doherty放大器的在回退狀態下的高效率來源于兩個方面。一是主放大器的負載牽引比例LPR，即其最佳阻抗相對于其高阻阻抗的比例，R_{OPT_M/}R_{HL_M}。二是主放大器相對于Doherty放大器整體的功率比例，即P_{OUT_M}/(P_{OUT_M}+P_{OUT_P})。實際上，對于兩路Doherty放大器P_{OUT_M}/(P_{OUT_M}+P_{OUT_P})等效于LPR。所以，Doherty放大器的回退范圍BO為：

在現代無線通信系統中，因為調制信號峰均比的不斷增加，傳統的兩路對稱Doherty放大器逐漸不能勝任越來越嚴苛的效率要求，隨之而生的是兩路非對稱Doherty放大器，其思路就是減小主放大器相對于Doherty放大器整體的功率比例，從而通過增大回退范圍BO來提高Doherty放大器的效率。