一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路。本发明专利技术包括多路异相功率合成电路。多路异相功率合成电路串接在多个开关类功率放大器和负载之间，每路异相功率合成电路包括相位调整模块和异相功率合成模块。相位调整模块将各分支的功率放大器的输出负载阻抗在史密斯圆图上调整到关于实轴对称的位置；异相功率合成模块用于将分支功率放大器的负载阻抗接近纯电阻，减少各路负载对于相位的要求。四个开关类功率放大器输出端接一路异相功率合成电路。本发明专利技术改善Chireix功率合成器的结构使得负载阻抗的实部接近于电阻负载，降低了对分支功率放大器的输出阻抗的相位要求，提高整体电路的线性度、输出功率和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路
本专利技术属于射频通讯
，涉及一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路。
技术介绍
随着无线通信技术的迅速发展，射频微波技术在人们的日常生活中越来越重要。为了在提倡节能环保的今天，节约更多的能源，通信商通常采用高线性度、高效率和高输出功率的功率放大系统，而使用传统的异相功率放大系统对恒包络信号进行放大，它的优点是具有很高的输出功率和效率，对于输出的调制信号具有很高的线性度。但是传统的异相功率放大系统使用的Chireix功率合成的使用条件很高，分支功率放大器的输出阻抗的相位必须完全相反，不然就会对整个系统的线性度指标、输出功率和效率产生较大影响，所以异相功率放大系统的合成电路成为学术界和工业界的研究热点之一。如何提高异相功率放大系统的合成电路的线性度、输出功率和效率成为学术界和工业界的热点之一。通常异相功率放大系统的合成电路通过公式设计出传统的Chireix功率合成器里的各种参数，达到提升线性度、输出功率和效率。现有的异相功率放大系统使用的功率合成器为如图1所示的传统Chireix功率合成器。然而申请人在研究中发现，实际上传统的Chireix功率合成器对于分支功率放大器的输出阻抗的相位的要求过于严苛，否则就对整个异相功率放大系统的线性度、输出功率和效率具有很大的影响，然而传统的Chireix功率合成器的实现条件太过理想化，现实中实现起来过于复杂。但随着通信技术的快速发展，对于射频通信系统的要求也是越来越高，对于传统的Chireix功率合成器的实现条件太过严苛，已经不能满足当今无线通信系统的要求，因此，急需研制出一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路提高系统线性度、输出功率和效率以满足当前及未来无线通信系统高传输数率的要求。高线性度、高功率和高效率功率放大系统也理所当然的成为了学术界和工业界研究的热点。由此，对传统的Chireix功率合成器进行分析，并进行改进，设计了一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路。本专利技术包括多路异相功率合成电路。所述的多路异相功率合成电路串接在多个开关类功率放大器和负载之间，每路异相功率合成电路包括相位调整模块和异相功率合成模块。相位调整模块将各分支的功率放大器的输出负载阻抗在史密斯圆图上调整到关于实轴对称的位置；异相功率合成模块用于将分支功率放大器的负载阻抗接近纯电阻，减少各路负载对于相位的要求。四个开关类功率放大器输出端接一路异相功率合成电路，作为异相功率合成电路的四个输入信号。所述的相位调整模块包括四个直微带线，每个直微带线的一端分别接一个开关类功率放大器的输出端；每两个直微带线的另一端分别通过与之垂直放置的两个微带线接异相功率合成模块中第一或第二Chireix功率合成器的两个输入端。所述的异相功率合成模块包括三个Chireix功率合成器，每个Chireix功率合成器包括两个扇形微带线和两个直微带线；第一Chireix功率合成器的两个输出端连接后接第三Chireix功率合成器的一个输入端，第二Chireix功率合成器的两个输出端连接后接第三Chireix功率合成器的另一个输入端，第三Chireix功率合成器的两个输出端连接后接负载。所述的Chireix功率合成器两个扇形微带线的射频输入端分别与两个直微带线一端连接后作为Chireix功率合成器的两个输入端，两个直微带线的另一端作为Chireix功率合成器的两个输出端。所述的负载阻抗为50欧。所述的四路开关类功率放大器输出信号的异相控制角θ和关系如式⑺：V0为输入信号电压波的幅值，RL为负载阻抗，X1为支路的电抗，Pout为输出功率。本专利技术主要由微带线组成，降低使用集总原件而产生的寄生参数影响整体系统的性能。使用的Chireix功率合成器将其中的分支微带线改为扇形微带线，防止微带线接地导致功率泄露，降低电路的功率和效率。通过改善传统的Chireix功率合成器的结构使得负载阻抗的实部接近于电阻负载，降低了对分支功率放大器的输出阻抗的相位要求，提高整体电路的线性度、输出功率和效率。附图说明图1为传统Chireix功率合成器的原理图；图2为本专利技术中应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路框图；图3为本专利技术实施例中拥有相位调整模块的Chireix功率合成器原理图；图4为本专利技术实施例中负载阻抗调制轨迹史密斯圆图；图5为本专利技术一路异相功率合成电路的原理图；图6为传统Chireix功率合成器与本实施例中多路异相功率合成电路工作效率对比图；图7为传统Chireix功率合成器与本实施例中多路异相功率合成电路输出功率对比图。具体实施方式如图2所示，一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路，包括多路异相功率合成电路。每路异相功率合成电路包括相位调整模块1和异相功率合成模块2。相位调整模块1将各分支的功率放大器的输出负载阻抗在史密斯圆图上调整到关于实轴对称的位置；异相功率合成模块2用于将分支功率放大器的负载阻抗接近纯电阻，减少各路负载对于相位的要求。多路异相功率合成电路串接在多个开关类功率放大器(图中等效为电压源)和负载之间，用于降低异相功率合成模块中Chireix功率合成器对分支功率放大器的输出负载的相位要求。四个开关类功率放大器输出端接一路异相功率合成电路。每个Chireix功率合成器包括两个扇形微带线和两个直微带线，两个扇形微带线的射频输入端分别与两个直微带线一端连接后作为Chireix功率合成器的两个输入端，两个直微带线的另一端作为Chireix功率合成器的两个输出端。相位调整模块1包括四个直微带线，第一直微带线TL1的一端、第四直微带线TL4的一端、第八直微带线TL8的一端、第十一直微带线TL11的一端分别接一个开关类功率放大器的输出端；第一直微带线TL1的另一端、第四直微带线TL4的另一端分别通过与之垂直放置的第二直微带线TL2、第五直微带线TL5接异相功率合成模块中第一Chireix功率合成器的两个输入端。第八直微带线TL8的另一端、第十一直微带线TL11的另一端分别通过与之垂直放置的第九直微带线TL9、第十二直微带线TL12接另异相功率合成模块中第二Chireix功率合成器的两个输入端。异相功率合成模块2包括三个Chireix功率合成器，第一Chireix功率合成器包括第一扇形微带线STUB1、第二扇形微带线STUB2、第三直微带线TL3、第六直微带线TL6；第二Chireix功率合成器包括第三扇形微带线STUB3、第四扇形微带线STUB4、第十直微带线TL10、第十三直微带线TL13；第三Chireix功率合成器包括第五扇形微带线STUB5、第六扇形微带线STUB6、第七直微带线TL7、第十四直微带线TL14；第一Chireix功率合成器的两个输出端连接后接第三Chireix功率合成器的一个输入端，第二Chireix功率合成器的两个输出端连接后接第三Chireix功率合成器的另一个输入端，第三Chireix功率合成器的两个输出端连接后接阻抗为50欧的负载。如图3所示，以两路开关类功率放大器输入为例，从合路点到各支路的阻抗如式⑴：其中I1和I2为上下两路的电流，RL为负载阻抗。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路，包括多路异相功率合成电路；其特征在于：所述的多路异相功率合成电路串接在多个开关类功率放大器和负载之间，每路异相功率合成电路包括相位调整模块和异相功率合成模块；相位调整模块将各分支的功率放大器的输出负载阻抗在史密斯圆图上调整到关于实轴对称的位置；异相功率合成模块用于将分支功率放大器的负载阻抗接近纯电阻，减少各路负载对于相位的要求；四个开关类功率放大器输出端接一路异相功率合成电路，作为异相功率合成电路的四个输入信号；所述的相位调整模块包括四个直微带线，每个直微带线的一端分别接一个开关类功率放大器的输出端；每两个直微带线的另一端分别通过与之垂直放置的两个微带线接异相功率合成模块中第一或第二Chireix功率合成器的两个输入端；所述的异相功率合成模块包括三个Chireix功率合成器，每个Chireix功率合成器包括两个扇形微带线和两个直微带线；第一Chireix功率合成器的两个输出端连接后接第三Chireix功率合成器的一个输入端，第二Chireix功率合成器的两个输出端连接后接第三Chireix功率合成器的另一个输入端，第三Chireix功率合成器的两个输出端连接后接负载。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于异相功率放大系统的多路功率合成电路，包括多路异相功率合成电路；其特征在于：所述的多路异相功率合成电路串接在多个开关类功率放大器和负载之间，每路异相功率合成电路包括相位调整模块和异相功率合成模块；相位调整模块将各分支的功率放大器的输出负载阻抗在史密斯圆图上调整到关于实轴对称的位置；异相功率合成模块用于将分支功率放大器的负载阻抗接近纯电阻，减少各路负载对于相位的要求；四个开关类功率放大器输出端接一路异相功率合成电路，作为异相功率合成电路的四个输入信号；所述的相位调整模块包括四个直微带线，每个直微带线的一端分别接一个开关类功率放大器的输出端；每两个直微带线的另一端分别通过与之垂直放置的两个微带线接异相功率合成模块中第一或第二Chireix功率合成器的两个输入端；所述的异相功率合成模块包括三个Chireix功率合成器，每个Chireix功率合成器包括两个扇形微带线和两个直微带线；第一Chireix...

【专利技术属性】
技术研发人员：程知群，徐雷，冯瀚，李晨，张振东，田健廷，熊国萍，
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