[發明專利]一種Doherty功率放大器

有效

• 申請號: 202210355365.0
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114785289B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 薛泉;陳嘉文;朱浩慎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/56;H03F3/45
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭宏謀

本發明申請公開了一種Doherty功率放大器，包括正交耦合器，包括第一耦合電感和第二耦合電感，所述正交耦合器用于將輸入信號分為第一信號和第二信號；第一放大電路，用于放大第一信號；第二放大電路，用于放大第二信號；負載調制網絡，為采用T型模型等效的輸出電壓合成式Doherty負載調制網絡。利用耦合電感的交疊部分提供分布式寄生電容，使得正交耦合器中無需設置額外的電容器，從而減小了面積；通過T等效模型將四分之一波長線等效為本發明實施例的負載調制網絡，將多電感合并為面積更小的變壓器，在提升功率放大器回退效率的同時減小了Doherty結構的面積，并降低了連接損耗，提升了功率放大器的整體性能。

技術領域

本發明涉及電子通信技術領域，尤其是一種Doherty功率放大器。

背景技術

近年來，第五代移動通信技術的發展對數據傳輸的帶寬和速率提出了更高的要求，其中射頻前端收發機系統是目前5G通信的研究熱門。在射頻前端收發機系統中，功率放大器的主要特性是將射頻信號放大到一定功率水平且盡可能降低直流功耗。因此，功率放大器的性能決定了收發機發射通路的主要性能。在射頻系統中，功率放大器位于發射機末端，其輸出功率決定了信號在空中的傳播距離。此外，為了降低發射機整機功耗并延長工作壽命，功率放大器的效率也是至關重要的設計指標之一。受到5G通信中使用的QAM調制信號的高峰均比(PAPR)影響，功率放大器可能工作在功率回退狀態。因此，通過提高功率放大器的回退效率能夠最大化功率放大器的工作效率。在現有技術中，Doherty結構是一種較為成熟的提高功率放大器回退效率的技術。然而，傳統的Doherty結構存在帶寬小、面積大的缺點。

為了克服傳統Doherty結構帶寬小、面積大的缺點，近年來研究人員主要通過以下兩種方式對Doherty結構進行優化。一是提出了一種電壓合成式的緊湊變壓器匹配網絡設計方法，通過將四分之一波長線等效為pi型網絡，引入諧振電感與理想變壓器合成了片上變壓器模型，以得到變壓器電壓合成負載調制網絡，從而減小了負載調制網絡在Doherty結構中的面積占用。然而，由于pi型等效網絡在功率回退狀態下會在高頻引入諧振，限制了功率放大器的高頻工作性能，降低了功率放大器的寬帶性能；二是采用雙自適應偏置Doherty功率放大器結構，通過在低功率工作狀態下完全關閉輔路的功率放大器來提高回退效率，并引入自適應功率分配器，以在低功率工作狀態下給主路的功率放大器提供更多的功率分配，減少了功率分配帶來的本征損耗。然而，由于雙自適應偏置Doherty功率放大器結構的負載調制網絡采用傳輸線匹配，負載調制效果較差，因此回退效率并沒有得到明顯提升。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種Doherty功率放大器。

本發明實施例所采取的技術方案是：

一種Doherty功率放大器，包括：

正交耦合器，包括第一耦合電感和第二耦合電感，所述正交耦合器用于將輸入信號分為第一信號和第二信號，所述第一信號與所述第二信號的相位相差90°；

第一放大電路，用于放大所述第一信號；

第二放大電路，用于放大所述第二信號；

負載調制網絡，包括第三耦合電感、第四耦合電感、第一電感、第一電容和第二電容，所述第三耦合電感的初級線圈的兩端與所述第一放大電路的輸出端口連接，所述第三耦合電感的次級線圈的第一端與所述第一電感的第一端連接，所述第一電感的第二端接地，所述第一電感的第二端與所述第一電容的第二端連接，所述第一電容的第一端與所述第一電感的第一端連接，所述第一電感的第一端還用于連接信號輸出端，所述第三耦合電感的次級線圈的第二端與所述第四耦合電感的次級線圈的第一端連接，所述第四耦合電感的次級線圈的第一端與所述第二電容的第一端連接，所述第二電容的第二端與所述第四耦合電感的次級線圈的第二端連接，所述第四耦合電感的次級線圈的第二端接地，所述第四耦合電感的初級線圈的兩端與所述第二放大電路的輸出端口連接，所述第三耦合電感與所述第四耦合電感的初級線圈中心抽頭接電源。