[發明專利]一種F類高效Doherty功率放大器

在審

• 申請號: 202110571795.1
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113346844A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張少倩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03F1/07
• 分類號: H03F1/07
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種F類高效Doherty功率放大器，包括威爾金森等分功分器、F類載波功放電路、F類峰值功放電路、相位補償線、負載調制網絡；威爾金森等分功將輸入功率均分兩路傳送至F類載波功放電路和F類峰值功放電路，F類載波功放電路輸出側相位補償線使F類載波功放電路輸出阻抗在回退狀態下匹配至100Ω，F類峰值功放電路輸出側相位補償線使F類峰值功放電路輸出阻抗在回退狀態下匹配至無窮大，F類峰值功放電路輸入側相位補償線調整載波支路和峰值支路的相位，使二者在合路點相位對齊；負載調制網絡將載波支路和峰值支路相連接，將功率傳輸至50Ω負載。本發明能夠準確匹配晶體管的基波阻抗、二次諧波阻抗和三次諧波阻抗。

技術領域

本發明涉及功率放大器技術領域，特別是涉及一種F類高效Doherty功率 放大器。

背景技術

現代無線通信系統中，頻譜資源越來越稀缺，為提高頻譜利用率和信號帶 寬，常用各種調制方式如正交頻分復用、正交振幅調制、正交相移鍵控對信號 進行調制和解調，導致了信號具有高峰均比特性。普通功率放大器在功率回退 區效率會大幅度下降，難以對此類信號進行高效放大。因此，研究人員提出采 用包絡跟蹤技術、包絡消除和恢復技術、Doherty技術等設計新型功放，其中， Doherty功放因電路結構簡單、易于實現成為提高回退效率的最佳解決方案。

傳統Doherty功放中載波功放工作在AB類狀態下，峰值功放工作在C類狀 態下，由于缺少對諧波阻抗的控制導致理想情況下其飽和效率和回退6dB效率 最高僅為78.5％。而理想情況下F類功放能夠實現100％的效率，其工作原理是 在晶體管輸出端添加諧波控制電路，將偶數階諧波阻抗調整為短路，奇數階諧 波阻抗調整為開路，使得晶體管漏極電壓呈方波，漏極電流呈半正弦波，并且 二者在時域上沒有重疊，從而實現100％的效率。將F類功放的設計思路應用在 Doherty功放的設計中，可以進一步提升Doherty功放的效率。

但是，現有F類Doherty功放沒有實現優異的效率，主要是因為它們沒有考 慮寄生參數的影響或者諧波阻抗匹配不夠準確以及電路結構復雜，這會降低F 類Doherty功放的工作效率。實際電路設計中，通常只考慮二次諧波和三次諧波。

綜上所述，有必要提出一種新型F類高效Doherty功率放大器，以解決現有Doherty功放存在的問題，從而以簡化的電路結構實現高效的Doherty功放。

發明內容

本發明的目的是克服了現有Doherty功放存在的電路復雜度過高、忽略寄 生參數影響、諧波阻抗匹配不準確的問題，而提供一種F類高效Doherty功率 放大器，在考慮寄生參數的影響下，簡化了F類載波功放和峰值功放的電路結 構，且精確匹配了諧波阻抗和基波阻抗，從而達到提升效率的目的。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種F類高效Doherty功率放大器，包括威爾金森等分功分器、F類載波功 放電路、F類峰值功放電路、相位補償線和負載調制網絡；威爾金森等分功用于 將輸入功率均分為兩路分別傳送至載波支路的F類載波功放電路和峰值支路的F 類峰值功放電路，F類載波功放電路輸出側的相位補償線一用于使F類載波功放 電路的輸出阻抗在回退狀態下匹配至100Ω，F類峰值功放電路輸出側的相位補 償線二用于使F類峰值功放電路的輸出阻抗在回退狀態下匹配至無窮大，F類峰 值功放電路輸入側的相位補償線三用于調整載波支路和峰值支路的相位，使二 者在合路點相位對齊；負載調制網絡用于將載波支路和峰值支路相連接，將功 率傳輸至50Ω負載。

本發明F類高效Doherty功率放大器，其輸出匹配電路結構簡單，計算方 便，能夠準確匹配晶體管的基波阻抗、二次諧波阻抗和三次諧波阻抗；由于載 波功放和峰值功放均采用F類高效模式，提高了Doherty功放的峰值效率和回 退效率；另外，提出的F類Doherty功放結構緊湊，尺寸較小。

附圖說明

圖1是本發明實施例的F類高效Doherty功率放大器的整體電路結構圖；