一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器，设置有电压合成网络模块；所述电压合成网络模块，与载波放大器和峰值放大器输出端连接，用于合成四路功放输出，把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配；所述载波放大器和峰值放大器，用于放大输入的差分信号。本发明专利技术与现有的电流合成相比，输出阻抗为电流合成架构的8倍，更容易匹配到50欧姆，具有更宽的带宽和更小的损耗，从而最终的功放在输出功率回退点处具有更高的输出功率和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器。
技术介绍
目前，无线通信系统中的功率放大器是非常重要的单元，该模块的输出功率直接影响发射机辐射的范围，线性程度影响对临近信道的干扰幅度。功率放大器在发射机系统中是最为耗能的单元，它的效率直接影响该系统的总体效率。该指标在基站这种高耗能应用时尤为重视。随着无线通信技术的发展，尤其到了现在4G技术的出现，使得越来越复杂的调制技术被提出来，这些调制技术直接导致了信号的高峰均比，对于传统功率放大器来讲，为获得较好的线性度的要求，必须处于大的功率回退状态下工作，这导致了非常低的效率，为了实现回退情况下的效率提高并满足线性度的要求，Doherty功率放大器被广泛使用。传统Doherty结构由2个功放组成：一个主功放，一个辅助功放，主功放(这个功放也叫做Carrieramplifier)工作在B类或者AB类，辅助功放(这个功放也叫做Peakamplifier)工作在C类。两个功放不是轮流工作，而是Carrieramplifier一直工作，Peakingamplifier到设定的峰值才工作。Carrieramplifier后面的90°四分之一波长线是阻抗变换，目的是在Peakingamplifier工作时，起到将Carrieramplifier的视在阻抗减小的作用，保证Peakingamplifier工作的时候和后面的电路组成的有源负载阻抗变低，这样Carrieramplifier输出电流就变大。由于Carrieramplifier后面有了四分之一波长线，为了使两个功放输出同相，在Peakingamplifier前面也需要90°相移。主功放工作在B类，当输入信号比较小的时候，只有主功放处于工作状态；当管子的输出电压达到峰值饱和点时，理论上的效率能达到78.5％。如果这时候将激励加大一倍，那么，管子在达到峰值的一半时就出现饱和了，效率也达到最大的78.5％，此时辅助功放也开始与主放大器一起工作(C类，门限设置为激励信号电压的一半)。辅助功放的引入，使得从主功放的角度看，负载减小了，因为辅助功放对负载的作用相当于串连了一个负阻抗，所以，即使主功放的输出电压饱和恒定，但输出功率因为负载的减小却持续增大(流过负载的电流变大了)。当达到激励的峰值时，辅助功放也达到了自己效率的最大点，这样两个功放合在一起的效率就远远高于单个B类功放的效率。单个B类功放的最大效率78.5％出现在峰值处，现在78.5％的效率在峰值的一半就出现了。所以这种系统结构能达到很高的效率(每个放大器均达到最大的输出效率)。对于传统的电流合成式的Doherty功放来说，在Carrieramplifier和Peakingamplifier选用一样的晶体管条件下，在最大输出功率点时，其输出电流是每一路电流的2倍，输出电压和每一路的电压是相同的，因而输出阻抗是每一路阻抗值的1/2。一般来说，在高输出功率的情况下，晶体管的输出阻抗往往是比较小的。将这个较小阻抗值的1/2匹配到50欧姆时，将会引入较大的输出匹配损耗，从而降低输出功率和效率，同时带宽也会受到限制。在微波频段，输出功率弥足珍贵，因此希望尽可能少的功率消耗在输出匹配网络上。传统Doherty结构存在输出阻抗转化比过大，输出匹配网络损耗过大，输出功率下降和效率下降、带宽受限的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器，旨在解决传统Doherty结构存在输出阻抗转化比过大，输出匹配网络损耗过大，输出功率下降和效率下降、带宽受限的问题。本专利技术是这样实现的，一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器，所述基于电压合成结构的Doherty功率放大器设置有电压合成网络模块；所述电压合成网络模块，与载波放大器和峰值放大器输出端连接，用于合成四路功放输出，把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。进一步，所述电压合成网络模块有四个输入端口和一个射频输出端口，四个输入端口分别与载波放大器和峰值放大器输出端连接，用于合成四路功放输出，同时把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。进一步，所述电压合成网络模块采用两个变压器，变压器的输入端并联，变压器的输出端串联的。进一步，所述电压合成网络模块乘以两个差分对，接电源的叫首级线圈，其余的叫次级线圈；每一个差分对的输出连接到一个变压器的首级线圈上，变压器的次级线圈则串联起来，负载上的电压摆幅为每个变压器次级线圈上的电压摆幅之和；电源电压从变压器首级线圈的中心点接入，首级线圈上的电压摆幅为4VDD，首级线圈和次级线圈里流过的电流值相等，实现输入阻抗R到输出阻抗4R的匹配。进一步，所述载波放大器和峰值放大器，用于放大输入的差分信号。本专利技术的另一目的在于提供一种安装有所述基于电压合成结构的Doherty功率放大器的发射机系统。本专利技术的另一目的在于提供一种安装有所述发射机系统的无线通信系统。本专利技术提供的基于电压合成结构的Doherty功率放大器，设置有电压合成网络模块，与现有的电流合成相比，输出阻抗为电流合成架构的8倍，更容易匹配到50欧姆，具有更宽的带宽和更小的损耗，从而最终的功放具有更高的回退点输出功率和效率，其测试结果如图2所示从测试结果可以看出，在峰值功率点处该功率放大器的效率为32％，在输出功率6dB回退点处效率为25％，相比峰值功率点处，其效率只下降了7％。传统结构的功率放大器，在输出功率6dB回退点处效率往往下降高达15％以上。表1为该基于电压合成结构的Doherty功率放大器与传统基于电流合成原理的功率放大器的性能对比表。从对比表可以看出，在输出功率6dB回退点处，采用电压合成结构的功率放大器具有最小的效率下降值。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于电压合成结构的Doherty功率放大器电路连接示意图。图2是本专利技术实施例提供的测试结果示意图。图3是本专利技术实施例提供的基于电压合成结构的Doherty功率放大器结构示意图；图中：1、载波放大器；2、峰值放大器；3、电压合成网络模块。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的结构作详细的描述。如图3所示，本专利技术实施例的基于电压合成结构的Doherty功率放大器包括：载波放大器(CarrierAmplifier)1、峰值放大器(PeakingAmplifier)2、电压合成网络模块3。载波放大器(CarrierAmplifier)1和峰值放大器(PeakingAmplifier)2，用于放大输入的差分信号。电压合成网络模块3，与CarrierAmplifier1和PeakingAmplifier2输出端连接，用于合成四路功放输出，把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。所述电压合成网络模块有四个输入端口和一个射频输出端口，四个输入端口分别与CarrierAmplifier和PeakingAmplifier输出端连接，用于合成四路功放输出，同时把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。该电压合成网络采用了两个变压器，这些变压器的输入端是并联的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器，其特征在于，所述基于电压合成结构的Doherty功率放大器设置有电压合成网络模块；所述电压合成网络模块，与载波放大器和峰值放大器输出端连接，用于合成四路功放输出，把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。

【技术特征摘要】
1.一种基于电压合成结构的Doherty功率放大器，其特征在于，所述基于电压合成结构的Doherty功率放大器设置有电压合成网络模块；所述电压合成网络模块，与载波放大器和峰值放大器输出端连接，用于合成四路功放输出，把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。2.如权利要求1所述的基于电压合成结构的Doherty功率放大器，其特征在于，所述电压合成网络模块有四个输入端口和一个射频输出端口，四个输入端口分别与载波放大器和峰值放大器输出端连接，用于合成四路功放输出，同时把差分信号转变为单端信号和完成阻抗匹配。3.如权利要求1所述的基于电压合成结构的Doherty功率放大器，其特征在于，所述电压合成网络模块采用两个变压器，变压器的输入端并联，变压器的输出端串联的。4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文玲，
申请(专利权)人：成都通量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51