一种宽频高效输出的Doherty功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，包括功率分配器、移相器、主功率放大器、辅助功率放大器、补偿网络和负载调制网络；所述功率分配器的输出端连接到移相器的输入端，所述移相器的输出端分别连接到主功率放大器和辅助功率放大器的输入端，所述主功率放大器和辅助功率放大器的输出端均通过补偿网络连接到负载调制网络的输入端。相比于传统技术，本发明专利技术结构简便，方便实施，可使Doherty功率放大器在宽频范围内仍能保持高效率输出特性。

【技术实现步骤摘要】
一种宽频高效输出的Doherty功率放大器
本专利技术涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种宽频高效输出的Doherty功率放大器。
技术介绍
射频功率放大器是无线系统的重要组件，随着无线通信技术的不断发展，通信系统中的数据传输速率及信道容量不断提高，这对功率放大器的设计提出了新的要求。效率和带宽是功率放大器的两个核心指标，拓展带宽能使通信设备支持更多的带宽制式与传输协议，而提高效率能够减小能量的损耗。在对高峰均比调制信号进行传输时，为了减小信号的非线性失真，常常使用功率回退技术，使信号远离功率放大器的饱和区。传统功率放大器的效率会随着输出功率的回退急剧下降，由于Doherty功率放大器可以在回退功率范围内保持高效率，因此被广泛运用在通信系统中。在传统的Doherty功率放大器中，一般在两路功放之前使用补偿线来调节其相位特性，由于补偿线的相位随频率变化得较剧烈，导致两路功率放大器的相位差会随着频率的变化而剧烈变化，从而导致两路功放合路后的输出效率剧烈下降，无法在宽频带范围内保持高效率输出特性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，在宽频范围内仍然能够使Doherty功率放大器保持高效率输出。为了弥补现有技术的不足，本专利技术采用的技术方案是：一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，包括功率分配器、移相器、主功率放大器、辅助功率放大器、补偿网络和负载调制网络；所述功率分配器的输出端连接到移相器的输入端，所述移相器的输出端分别连接到主功率放大器和辅助功率放大器的输入端，所述主功率放大器和辅助功率放大器的输出端均通过补偿网络连接到负载调制网络的输入端。进一步，所述移相器包括移相线和参考线；所述移相线的输入端连接到功率分配器的第一输出端，且输出端连接到主功率放大器的输入端；所述参考线的输入端连接到功率分配器的第二输出端，且输出端连接到辅助功率放大器的输入端。进一步，所述补偿网络包括补偿线TL1、补偿线TL2和阻抗变换线TL3，所述阻抗变换线TL3两端分别连接到补偿线TL1、补偿线TL2的输出端；所述主功率放大器的输出端通过补偿线TL1和阻抗变换线TL3、辅助功率放大器的输出端通过补偿线TL2连接到负载调制网络的输入端。进一步，所述移相线采用T型结构，包括传输线TL8、开路枝节TL9和传输线TL10，所述传输线TL8、开路枝节TL9和传输线TL10两两连接，所述传输线TL8的一端连接到功率分配器的第一输出端，所述开路枝节TL9的一端连接到主功率放大器的输入端。进一步，所述负载调制网络包括依次串接的传输线TL4、传输线TL5、传输线TL6、传输线TL7和负载电阻RL，所述传输线TL4分别连接到补偿线TL2和阻抗变换线TL3，所述负载电阻RL连接到参考地。优选地，所述补偿线TL1和补偿线TL2的特性阻抗均为50欧姆。优选地，所述传输线TL8和传输线TL10的特性阻抗和电长度均相同。优选地，所述负载调制网络为切比雪夫阻抗变换网络。优选地，所述功率分配器为不等分Wilkinson功率分配器。优选地，所述主功率放大器和辅助功率放大器均为逆F类功率放大器。本专利技术的有益效果是：采用移相器结构代替传统技术中设置于主功率放大器与辅助功率放大器之前的补偿线结构，能够使此两条支路随频率变化的相位差的变化程度减小，进而使Doherty功率放大器始终保持高效率输出；补偿网络可以使两路功放输出形成合路，再通过负载调制网络输出到外部，从而实现通信。因此，本专利技术结构简便，方便实施，可使Doherty功率放大器在宽频范围内仍能保持高效率输出特性。附图说明下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的实施方案。图1是本专利技术的结构原理图；图2是将本专利技术与传统Doherty功率放大器相比，两路功放相位差的对比曲线图；图3是将本专利技术与传统Doherty功率放大器相比，在饱和输出功率状态下的最大漏极效率的对比曲线图。具体实施方式参照图1，本专利技术的一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，包括功率分配器PD、移相器1、主功率放大器PA1、辅助功率放大器PA2、补偿网络2和负载调制网络3；所述功率分配器PD的输出端连接到移相器1的输入端，所述移相器1的输出端分别连接到主功率放大器PA1和辅助功率放大器PA2的输入端，所述主功率放大器PA1和辅助功率放大器PA2的输出端均通过补偿网络2连接到负载调制网络3的输入端。优选地，所述负载调制网络3为切比雪夫阻抗变换网络。优选地，所述功率分配器PD为不等分Wilkinson功率分配器。优选地，所述主功率放大器PA1和辅助功率放大器PA2均为逆F类功率放大器,其输出匹配网络既满足基波最优匹配条件，又对奇次谐波呈现接近无穷小的阻抗，对偶次谐波呈现接近无穷大的阻抗，从而使在晶体管内部平面的电流呈现方波，电压呈现半正弦波，且两者之间呈现出一定的角度关系，这样电压与电流的时域重叠的减小，就能使直流消耗能量减小，从而提升效率；主功率放大器PA1在任何输入功率条件下均可开启，辅助功率放大器PA2在Doherty功率放大器的输出功率回退到6dB点处开启。具体地，传统Doherty功率放大器的工作原理是公知的，其中主功率放大器PA1与辅助功率放大器PA2的相位关系主要由补偿线决定，而传统的补偿线，其相位特性随频率的变化呈线性关系，在中心频率处，可以通过调节补偿线的长度来获得最优相位，使主功率放大器PA1与辅助功率放大器PA2处于最佳合路状态，但当工作频率偏移中心频率时，一般体现在工作范围两端，即宽频范围内，两条支路的相位差会随频率的变化而剧烈变化，会较大程度地影响合路效率；采用移相器1代替传统技术中设置于主功率放大器PA1与辅助功率放大器PA2之前的补偿线结构，能够使此两条支路随频率变化的相位差的变化程度减小，进而使Doherty功率放大器始终保持高效率输出；补偿网络2可以使两路功放输出形成合路，再通过负载调制网络3输出到外部，从而实现通信。因此，本专利技术结构简便，方便实施，可使Doherty功率放大器在宽频范围内仍能保持高效率输出特性；根据实验可得，参照图3，在饱和输出功率状态下，在2.45GHz到2.65GHz的频段范围内，即在中心频段范围内，本专利技术的最大漏极效率比传统Doherty功率放大器的最大漏极效率略微降低，但是在1.9GHz到2.45GHz的频段范围与2.65GHz到3.0GHz的频段范围内，即在宽频范围内，本专利技术的最大漏极效率相较传统Doherty功率放大器的有较大程度的提升，并且在2.2GHz到2.7GHz频率范围内的最大漏极效率保持在70％以上。进一步，参照图1，所述移相器1包括移相线11和参考线Q；所述移相线11的输入端连接到功率分配器PD的第一输出端，且输出端连接到主功率放大器PA1的输入端；所述参考线Q的输入端连接到功率分配器PD的第二输出端，且输出端连接到辅助功率放大器PA2的输入端。优选地，参考线Q采用普通的传输线即可；移相器1的设计中心频率为2.5GHz，按照原始补偿线所需的相位差为80度，设计出移相器1在此频点下的相位差也为80度，由图2可知，原始补偿线的相位随着频率发生线性变化，当输入信号频率偏离中心频率时，这个相位差的变化较大，而采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，其特征在于：包括功率分配器(PD)、移相器(1)、主功率放大器(PA1)、辅助功率放大器(PA2)、补偿网络(2)和负载调制网络(3)；所述功率分配器(PD)的输出端连接到移相器(1)的输入端，所述移相器(1)的输出端分别连接到主功率放大器(PA1)和辅助功率放大器(PA2)的输入端，所述主功率放大器(PA1)和辅助功率放大器(PA2)的输出端均通过补偿网络(2)连接到负载调制网络(3)的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，其特征在于：包括功率分配器(PD)、移相器(1)、主功率放大器(PA1)、辅助功率放大器(PA2)、补偿网络(2)和负载调制网络(3)；所述功率分配器(PD)的输出端连接到移相器(1)的输入端，所述移相器(1)的输出端分别连接到主功率放大器(PA1)和辅助功率放大器(PA2)的输入端，所述主功率放大器(PA1)和辅助功率放大器(PA2)的输出端均通过补偿网络(2)连接到负载调制网络(3)的输入端。2.根据权利要求1所述的一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，其特征在于：所述移相器(1)包括移相线(11)和参考线(Q)；所述移相线(11)的输入端连接到功率分配器(PD)的第一输出端，且输出端连接到主功率放大器(PA1)的输入端；所述参考线(Q)的输入端连接到功率分配器(PD)的第二输出端，且输出端连接到辅助功率放大器(PA2)的输入端。3.根据权利要求1所述的一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，其特征在于：所述补偿网络(2)包括补偿线TL1、补偿线TL2和阻抗变换线TL3，所述阻抗变换线TL3两端分别连接到补偿线TL1、补偿线TL2的输出端；所述主功率放大器(PA1)的输出端通过补偿线TL1和阻抗变换线TL3、辅助功率放大器(PA2)的输出端通过补偿线TL2连接到负载调制网络(3)的输入端。4.根据权利要求2所述的一种宽频高效输出的Doherty功率放大器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，张硕文，区俊辉，张全琪，路崇，周永坤，
申请(专利权)人：佛山市顺德区中山大学研究院，广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44