一种紧凑型宽带Doherty功率放大器及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型宽带Doherty功率放大器及其实现方法，该功率放大器包括威尔金森功分器、载波放大电路和峰值放大电路；其中，输入信号经威尔金森功分器输出端分别连接载波放大电路和峰值放大电路的输入端；所述载波放大电路由载波输入匹配电路、载波放大器、载波输出匹配电路、70.7Ω四分之一波长阻抗变换器依次串接组成；所述峰值放大电路由50Ω相位补偿线、峰值输入匹配电路、峰值放大器、峰值输出匹配电路和100Ω补偿线串接组成；70.7Ω四分之一波长阻抗变换器和100Ω补偿线并接作为输出端。本发明专利技术通过减少四分之一波长阻抗变换线的阻抗变换比，极大地增大了功率放大器的带宽，同时也减小了功率放大器整体尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频通信
，具体涉及一种紧凑型宽带Doherty功率放大器及其实现方法。
技术介绍
现代科技的高速发展使得现代无线通信系统基站子系统朝着更高的带宽、更快的速率以及更高的效率方向发展，而在无线通信系统基站子系统中影响其指标的关键部分是射频功率放大器，所以提高射频功率放大器带宽、效率有着重要的意义。当前无线通信系统，普遍采用、等高峰均比队的调制方式，所以为了满足线性要求,射频功率放大器必须工作在回退状态。同时,一般来说功率放大器是工作在其压缩点附近,因为这样能有一个比较高的效率,当功率放大器工作在回退状态,其效率必然会降低，于是在当前资源匾乏，提倡节能减排的前提下，必须提高射频功率放大器回退状态时的效率。特别是现在的通信系统组成中，基带以及收发都可以集成到一个板子上，但是由于射频功率放大器由于其自身集成度难等特性，使得其现在的通信系统设计中其受到越来越多的重视，于是设计一款既满足线性度指标又满足效率指标的射频功率放大器有着极其重要的意义。在频谱资源被瓜分殆尽的今天，现代和未来的无线通信系统采用越来越复杂的非恒包络调制方式，提高频谱利用率，满足移动宽带和数据业务日益增长需求，这导致通信信号功率峰均比越来越高。功率放大器是通信系统中发射机的重要组件,随着无线通信技术的发展,对基站功率放大器工作带宽、体积、效率、线性度等提出了更高的要求。基于单管设计的饱和类功率放大器最大效率是在功放工作在饱和状态时实现，针对非恒包络信号不能发挥其高效率的优势，必须采用新型的功放技术或功放结构以提高功率放大器的平均效率。其中高线性度的Doherty功率放大器被采用和推广。但是，带宽成为其发展的一个难题，因此拓展Doherty功率放大器带宽成为了各通信公司和高校研究和开发的热点。针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种紧凑型宽带Doherty功率放大器及其实现方法，通过减小载波功率放大器输出端四分之一波长阻抗变换线的阻抗变换比，减小了四分之一波长阻抗变换器对Doherty功率放大器带宽的限制，从而增大了Doherty功率放大器的带宽，同时消除了传统Doherty功率放大器中的一个35Ω四分之一波长阻抗变换线，从而减少Doherty功率放大器中四分之一波长阻抗变换线的数量，减小了Doherty功率放大器的整体尺寸，可应用于未来宽带无线通信系统。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种紧凑型宽带Doherty功率放大器及其实现方法，该方法具体包括以下步骤：步骤一：调试一个标准的AB类功率放大器作为载波功率放大器，分别做载波输入匹配电路和载波输出匹配电路；步骤二：在载波功率放大器输出端加入一段70.7Ω的1/4波长的阻抗变换器；步骤三：加入一个C类功率放大器作为峰值功率放大器，分别做峰值输入匹配电路和峰值输出匹配电路；步骤四：调节峰值功率放大器输出端的相位补偿线，使在低功率输入状态时峰值功率放大器的输出阻抗为无穷大；在高功率输入状态时峰值功率放大器的输出阻抗为100Ω；步骤五：调节峰值功率放大器输入端的相位补偿线，保证载波功放与峰值功放的相位一致。一种紧凑型宽带Doherty功率放大器，包括威尔金森功分器、载波放大电路和峰值放大电路；其中，输入信号经威尔金森功分器输出端分别连接载波放大电路和峰值放大电路的输入端；所述载波放大电路由载波输入匹配电路、载波放大器、载波输出匹配电路、70.7Ω四分之一波长阻抗变换器依次串接组成；所述峰值放大电路由50Ω相位补偿线、峰值输入匹配电路、峰值放大器、峰值输
出匹配电路和100Ω补偿线串接组成；70.7Ω四分之一波长阻抗变换器和100Ω补偿线并接作为输出端；相对于现有技术，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：(1)本专利技术增大了Doherty功率放大器的带宽。传统的Doherty功率放大器能够很好的提高功率回退效率，但负载调制网络中的四分之一波长阻抗变换线对带宽有很大的抑制作用，不适于应用于未来的宽带通信。本专利技术减小载波功率放大器输出端四分之一波长阻抗变换线的阻抗变换比，减小了四分之一波长阻抗变换器对Doherty功率放大器带宽的限制，从而增大了Doherty功率放大器的带宽；(2)本专利技术消除了35Ω四分之一波长合路器，减少了占整体功放较大面积的四分之一波长阻抗变换器的数量，从而减小了Doherty功率放大器整体尺寸。附图说明图1为传统Doherty功率放大器的结构示意图；图2为本专利技术一种紧凑型宽带Doherty功率放大器结构示意图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述。针对现有技术存在的缺陷，申请人对现有技术中Doherty功率放大器的结构进行了深入的研究，申请人发现现有技术的Doherty结构中，四分之一波长阻抗变换线是限制带宽的关键部分，为了拓展Doherty带宽，必须优化λ/4阻抗变换线。四分之一波长线工作带宽的近似表达式为：Δff0=2-4πarccos[Γm1-Γm2·2Z0ZL|Z0-ZL|]]]>其中Δf/f0表示四分之一波长阻抗变换线的相对带宽；Γm为最大能接受的反射系数；Z0和ZL表示两个端口的阻抗值；为了增大Δf/f0的值，可通过减小Z0和ZL的比值(小失配负载)。为了克服现有技术的缺陷，本专利技术通过减少四分之一波长阻抗变换线的阻抗变换比，极大地增大了Doherty功率放大器的带宽，同时也减小了Doherty功率放大器整体尺寸。下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，传统Doherty功率放大器的输入功率经由一个威尔金森功率分配器功分后,分为两个支路。上面的支路称为主支路,该支路上的放大器称为载波放大器,也叫做主放大器,是一个偏置在AB类的功率放大器；下面的支路称为辅助支路,该支路上的放大器称为峰值放大器,也称为辅助放大器,是一个偏置在C类的功率放大器,栅极的偏置电压要低于功放管的夹断电压。当有功率输入时,载波放大器就开始工作,对输入的信号进行放大,而峰值放大器在输入功率较小时并不工作,只有在载波放大器接近饱和的时候才会开始工作。在载波放大器的输出端有一段50Ω四分之一波长的传输线,起阻抗变换的作用。在峰值放大器的输入端有也有一段四分之一波长的传输线,它是用来补偿载波放大器输出延时的。传统Doherty功率放大器在低输入功率时，峰值放大器不工作，只有载波放大器工作，所有的输入信号都被载波放大器放大，此时峰值放大器的输出阻抗为无穷大，而载波放大器的负载阻抗为25Ω，由于50Ω四分之一波长微带线的阻抗变换作用，使得载波放大器的输出阻抗为2Ropt即100Ω，即阻抗变换从25Ω到100Ω，其低输入功率下50Ω四分之一波长微带线的阻抗变换比为4。如图2所示，本专利技术是一种紧凑型宽带Doherty功率放大器及其实现方法，包括威尔金森功分器、载波放大电路、峰值放大电路。所述载波放大电路由50Ω相位补偿线、载波输入匹配电路、载波放大器、载波输出匹配电路、70.7Ω四分之一波长阻抗变换器依次串接组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型宽带Doherty功率放大器的实现方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：调试一个标准的AB类功率放大器作为载波功率放大器，分别做载波输入匹配电路和载波输出匹配电路；步骤二：在载波功率放大器输出端加入一段70.7Ω的1/4波长的阻抗变换器；步骤三：加入一个C类功率放大器作为峰值功率放大器，分别做峰值输入匹配电路和峰值输出匹配电路；步骤四：调节峰值功率放大器输出端的相位补偿线，使在低功率输入状态时峰值功率放大器的输出阻抗为无穷大；在高功率输入状态时峰值功率放大器的输出阻抗为100Ω；步骤五：调节峰值功率放大器输入端的相位补偿线，保证载波功放与峰值功放的相位一致。

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型宽带Doherty功率放大器的实现方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：调试一个标准的AB类功率放大器作为载波功率放大器，分别做载波输入匹配电路和载波输出匹配电路；步骤二：在载波功率放大器输出端加入一段70.7Ω的1/4波长的阻抗变换器；步骤三：加入一个C类功率放大器作为峰值功率放大器，分别做峰值输入匹配电路和峰值输出匹配电路；步骤四：调节峰值功率放大器输出端的相位补偿线，使在低功率输入状态时峰值功率放大器的输出阻抗为无穷大；在高功率输入状态时峰值功率放大器的输出阻抗为100Ω；步骤五：调节峰值功率放大器输入端的相位补偿线，保证载波功放与峰值功放的相位一致。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带Doherty功率放大器的实现方法，其特征在于：所述Doherty功率放大器的负载阻抗为50欧。3.一种紧凑型宽带Doherty功率放大器，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：程知群，张明，李江舟，董志华，刘国华，柯华杰，周涛，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33