一种三路Doherty射频功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种三路Doherty射频功率放大器，其包括功率分配器、主放大器、效率峰值放大器、线性峰值放大器、移相网络以及相应的输出匹配网路；输出匹配网络包括视频带宽增强网络和合路阻抗匹配网络，其中，主放大器的输出端与效率峰值放大器的输出端通过合路阻抗匹配网络中的第一π型CLC网络连接，效率峰值放大器的输出端和线性峰值放大器的输出端通过第二π型CLC网络连接；视频带宽增强网络包括在主放大器输出端与地之间依次串接的第一电感和第一电容，第一电感与主放大器的输出电容形成一谐振网络，至少用于补偿合路阻抗匹配网络中相应的匹配电容。本发明专利技术解决了三路Doherty射频功率放大器的可实现性问题，并可改善其数字预失真友好度。改善其数字预失真友好度。改善其数字预失真友好度。

【技术实现步骤摘要】
一种三路Doherty射频功率放大器


[0001]本专利技术涉及一种三路Doherty射频功率放大器，属于无线通信领域。

技术介绍

[0002]现有的一种三路Doherty射频功率放大器的电路结构如图1所示，合路器中的两段90度传输线通过π型CLC网络实现，并且每一路放大器各自的漏极输出电容C
ds_M
、和均被吸收进合路器中。具体来说，主放大器和效率峰值放大器之间通过C
ds_M
、C
m
、L
s1
和部分来形成所需的传输线，而效率峰值放大器和线性峰值放大器之间通过部分C
p1
、L
s2
、和C
p2
来形成所需的传输线。
[0003]然而，随着5G的演进，上述架构在实际应用中的缺陷逐步浮现出来，具体包括以下几个方面：首先，集成Doherty放大器已被用于实现具有中等输出功率的放大器，如10
‑
50W，频率为2
‑
4GHz。然而，在未来如MIMO系统中微站，微微站，毫微站等应用中，功率放大器需要在更高的频率如3.5GHz处，输出较小的平均功率，如2W。当所需要的输出功率降低时，晶体管的尺寸同样也需要降低以保持合适的效率，尤其是3路应用中主放大器的尺寸进一步缩小，因此，呈现给晶体管的最佳阻抗将会上升。比如，使用28V LDMOS晶体管在3.5GHz输出一个2W的功率，其在饱和状态下的最佳阻抗Z
low_m
大约为150欧姆，据此可以算出L/>s1
所需要的电感值约为7nH，这里存在可实现性的问题。一方面，大电感如果通过螺旋电感集成在半导体片上，电感的品质因数很差，尤其是集成在硅衬底上时，会导致效率严重恶化；另一方面，完全使用键合线去实现高电感值的可行性也很差，还会带来耦合振荡的隐患。其次，是关于π型CLC网络所需要的电容值。尤其是主放大器所需要的电容值会小于主放大器自身的实际输出电容。例如，使用28V LDMOS晶体管在3.5GHz获得一个2W的输出功率，晶体管自身的输出电容为0.43pF，然而形成π型CLC网络所需要的电容值为0.29pF，这里同样会引入可实现性的问题。最后，5G场景下普遍使用数字预失真技术对功率放大器进行线性化。初始信号的射频带宽已经超过200MHz，经过数字预失真的实际信号带宽可以很轻易的超过600MHz，这对功率放大器的数字预失真友好度提出了很高的挑战。良好的数字预失真友好度需要合适的基带阻抗匹配，在图1中，该放大器的偏置电路采用一段四分之一波长微带线实现，该结构在射频上可以起到很好的开路效果，在不影响匹配的基础上实现馈电作用，但是同时在基带呈现为非常大的电感，对放大器的输出电容会形成一个低频的谐振结构，不利于宽带调制信号的数字预失真校正。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种三路Doherty射频功率放大器，以解决现有技术存在的问题。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术实施例提供了一种三路Doherty射频功率放大器，其包括：功率分配器、主
放大器、效率峰值放大器、线性峰值放大器、移相网络以及相应的输出匹配网路；待放大的输入信号经所述功率分配器分别输入到主放大器、效率峰值放大器和线性峰值放大器中，并最终流向负载阻抗，所述主放大器的输入端与功率分配器的第一输出端电连接，所述效率峰值放大器的输入端与功率分配器的第二输出端经第一移相网络电连接，所述线性峰值放大器的输入端与功率分配器的第三输出端经第二移相网络电连接；所述输出匹配网络包括视频带宽增强网络和合路阻抗匹配网络，其中，
[0007]所述合路阻抗匹配网络包括第一π型CLC网络和第二π型CLC网络，所述主放大器的输出端与效率峰值放大器的输出端通过第一π型CLC网络连接，所述效率峰值放大器的输出端和线性峰值放大器的输出端通过第二π型CLC网络连接；
[0008]所述视频带宽增强网络包括主放大器输出端与地之间依次串接的第一电感和第一电容，所述第一电感与主放大器的输出电容形成一谐振网络，所述谐振网络至少用于补偿所述合路阻抗匹配网络中相应的匹配电容。
[0009]进一步的，所述第一π型CLC网络包括第一电感、第一电容、第二电感、主放大器的输出电容、效率峰值放大器的输出电容和第二电容的一部分，所述第二π型CLC网络包括效率峰值放大器的输出电容、第二电容的另一部分、第三电感、线性峰值放大器的输出电容和第三电容；其中，
[0010]所述第二电感连接在主放大器的输出端与效率峰值放大器的输出端之间，所述第三电感连接在效率峰值放大器的输出端与线性峰值放大器的输出端之间，所述主放大器的输出电容、效率峰值放大器的输出电容并联在第二电感两侧，所述效率峰值放大器的输出电容、线性峰值放大器的输出电容并联在第三电感两侧，所述第二电容和第三电容并联在第三电感两侧。
[0011]进一步的，形成所述第一π型CLC网络所需要的匹配电容小于主放大器的输出电容，且所述谐振网络用于补偿主放大器的输出电容与第一π型CLC网络的匹配电容的差值。
[0012]进一步的，所述主放大器、效率峰值放大器和线性峰值放大器均包括LDMOS或GaN晶体管，但不限于此。
[0013]进一步的，所述第一电感和第一电容依次串接在主放大器晶体管的漏极与地之间。
[0014]进一步的，所述第二电感和第三电感均包括相应键合线的等效电感和相应表贴电感元件的等效电感。
[0015]进一步的，所述主放大器、效率峰值放大器和线性峰值放大器晶体管的漏极馈电流通过双偏置网络提供，所述双偏置网络包括第一四分之一波长微带线和第二四分之一波长微带线，所述第一四分之一波长微带线与第二四分之一波长微带线并联设置；其中，
[0016]所述第一四分之一波长微带线的一端与电源电压电连接，并经第一去耦电容接地，另一端与所述第二四分之一波长微带线的一端电连接，第二四分之一波长微带线的另一端经第二去耦电容接地。
[0017]进一步的，所述第一四分之一波长微带线和第二四分之一波长微带线之间的节点经第一LC网络与所述主放大器晶体管、效率峰值放大器晶体管和线性峰值放大器晶体管的漏极直接或间接地电连接，同时经第二LC网络与负载阻抗电连接。
[0018]本专利技术实施例还提供了一种电子器件，其包括上述的三路Doherty射频功率放大
器，其中功率分配器、主放大器、效率峰值放大器和线性峰值放大器集成设置为单片微波集成电路，所述单片微波集成电路封装在QFN封装外壳内，所述QFN封装外壳设置在印刷电路板上，并与所述印刷电路板上的相应元件相配合。
[0019]专利技术实施例还提供了另一种器件结构，其包括上述的三路Doherty射频功率放大器，其中功率分配器、主放大器、效率峰值放大器和线性峰值放大器集成设置为单片微波集成电路，所述单片微波集成电路设置在LGA基板上，并与相应的表贴元件相配合。
[0020]较之现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三路Doherty射频功率放大器，其特征在于包括：功率分配器、主放大器、效率峰值放大器、线性峰值放大器、移相网络以及相应的输出匹配网路；待放大的输入信号经所述功率分配器分别输入到主放大器、效率峰值放大器和线性峰值放大器中，并最终流向负载阻抗；所述主放大器的输入端与功率分配器的第一输出端电连接，所述效率峰值放大器的输入端与功率分配器的第二输出端经第一移相网络电连接，所述线性峰值放大器的输入端与功率分配器的第三输出端经第二移相网络电连接；所述输出匹配网络包括视频带宽增强网络和合路阻抗匹配网络；其中，所述合路阻抗匹配网络包括第一π型CLC网络和第二π型CLC网络，所述主放大器的输出端与效率峰值放大器的输出端通过第一π型CLC网络连接，所述效率峰值放大器的输出端与线性峰值放大器的输出端通过第二π型CLC网络连接；所述视频带宽增强网络包括在主放大器输出端与地之间依次串接的第一电感和第一电容，所述第一电感与主放大器的输出电容形成一谐振网络，所述谐振网络至少用于补偿所述合路阻抗匹配网络中相应的匹配电容。2.根据权利要求1所述的三路Doherty射频功率放大器，其特征在于：所述第一π型CLC网络包括第一电感、第一电容、第二电感、主放大器的输出电容、效率峰值放大器的输出电容和第二电容的一部分，所述第二π型CLC网络包括效率峰值放大器的输出电容、第二电容的另一部分、第三电感、线性峰值放大器的输出电容和第三电容；其中，所述第二电感连接在主放大器的输出端与效率峰值放大器的输出端之间，所述第三电感连接在效率峰值放大器的输出端与线性峰值放大器的输出端之间，所述主放大器的输出电容、效率峰值放大器的输出电容并联在第二电感两侧，所述效率峰值放大器的输出电容、线性峰值放大器的输出电容并联在第三电感两侧，所述第二电容和第三电容并联在第三电感两侧。3.根据权利要求2所述三路Doherty射频功率放大器，其特征在于：所述第一π型CLC网络的匹配电容小于主放大器的输出电容，且所述谐振网络用于补偿主放大器的输出电容与第一π型CLC网络的匹配电容的差值。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梦苏，
申请(专利权)人：苏州华太电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：