一种输入功率自适应分配制造技术

本发明专利技术涉及一种输入功率自适应分配

【技术实现步骤摘要】
一种输入功率自适应分配Doherty功率放大器


[0001]本专利技术涉及集成电路
，更具体地说，涉及一种输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器
。

技术介绍

[0002]现代高速无线通信对高数据率传输的需求日益增长，这要求信号的调制方式采用具有高峰均比
(PAPR)
的信号调制制式，而高峰均比信号要求无线通信功率放大器具有较高的线性以保证信号不失真的传输
。
无线通信功率放大器为了保持高线性工作，通常工作在远离功率压缩点
(P1dB)
的功率回退状态，但随着输出功率的降低，功率放大器的效率也随之迅速降低
。Doherty
技术基于输出端的负载调制，负载阻抗是动态调节的，根据调制后负载阻抗值的大小，可以在不同的功率点达到最大效率，从而提高功率放大器在低输出功率时的效率，是放大高峰均比信号的优选方案
。Doherty PA(
多赫蒂功率放大器
)
具有简单的电路拓扑结构，不需要额外的控制电路，也不会受到控制电路的带宽限制，容易实现，而且易与其它效率提升技术相结合使用，是一种非常具有竞争力的技术
。
[0003]如图1所示，现有的
Doherty PA
技术采用电流合成的结构，采用四分之一波长传输线实现有源负载调制
。
结构上，输入端由威尔金森功率分配器将输入功率等分，分别输入到并联连接的载波功放和峰值功放两个放大器中
。
载波放大器的输出端通过输出匹配网络1连接特征阻抗为
Z0
的四分之一波长传输线，峰值放大器的输出端通过输出匹配网络2连接到功率合成点
A。
负载
RL
通过特征阻抗为四分之一波长的传输线连接到功率合成点
A
，实现负载阻抗到
Z0/2
的变换
。
载波放大器偏置在
Class AB
或
Class B
，峰值放大器偏置在
Class C。
在低输出功率状态下，峰值放大器处于关闭状态，载波放大器的负载阻抗为
2Ropt。
在高输出功率状态下，峰值放大器打开，载波放大器的负载阻抗随着输入功率的增加从
2Ropt
变化到
Ropt
，峰值放大器的负载阻抗也随着输入功率增加到最大输入功率值时逐步减小到
Ropt
，两个放大器要在功率合成点实现同相功率合成，所以峰值功放的输入端增加了四分之一波长传输线，补偿了载波功放通路的相位差
。
由于这种负载调制的变化，
Doherty PA
在功率回退时呈现出了较高的效率
。
[0004]现有的
Doherty PA
中，峰值功放偏置在
C
类，载波功放偏置在
AB
类，峰值功放的功率增益比载波功放的增益低
。Doherty PA
工作在高输出功率模式时，峰值功放的负载没有被调制到足够低的水平，导致其最大输出功率小，载波功放和峰值功放的负载阻抗不能被完全调制，载波功放和峰值功放合成后的输出功率比负载完全调制时降低了，幅度
‑
幅度调制
(AM
‑
AM)
特性也变差
。
而且，由于峰值功放的软开关特性，导致了在功率回退时，载波功放面临的负载被提早向下牵引了，效率也被拉低了
。
同时，由于载波功放和峰值功放都没有达到理想的输出功率状态，载波功放和峰值功放的三阶互调项不能够实现理想的对消，
Doherty PA
的线性度也恶化了
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，包括：输入功率分配器
、
载波功放网络
、
峰值功放网络和功率合成网络；
[0007]所述输入功率分配器的输入端连接射频输入信号，所述输入功率分配器的第一输出端连接所述载波功放网络的输入端，所述输入功率分配器的第二输出端连接所述峰值功放网络的输入端，所述载波功放网络和所述峰值功放网络的输出端连接所述功率合成网络的输入端
。
[0008]在一些实施例中，所述载波功放网络包括：第一一级放大单元
、
第一巴伦结构单元和阻抗反转单元；
[0009]所述第一一级放大单元的输入端连接所述输入功率分配器的第一输出端，所述第一一级放大单元的输出端连接所述第一巴伦结构单元的输入端，所述第一巴伦结构单元的输出端连接所述阻抗反转单元的输入端，所述阻抗反转单元的输出端连接所述功率合成网络的输入端
。
[0010]在一些实施例中，所述峰值功放网络包括：第二一级放大单元
、
第二巴伦结构单元和相位补偿单元；
[0011]所述第二一级放大单元的输入端连接所述输入功率分配器的第二输出端，所述第二一级放大单元的输出端连接所述第二巴伦结构单元的输入端，所述第二巴伦结构单元的输出端连接所述相位补偿单元的输入端，所述相位补偿单元的输出端连接所述功率合成网络的输入端
。
[0012]在一些实施例中，所述输入功率分配器包括：电感
L1、
电容
C1
和电容
C2
；
[0013]所述电感
L1
的第一端连接所述射频输入信号
、
所述第一一级放大单元的输入端和所述电容
C1
的第一端，所述电容
C1
的第二端接地；
[0014]所述电感
L1
的第二端连接所述第二一级放大单元的输入端和所述电容
C2
的第一端，所述电容
C2
的第二端接地
。
[0015]根据权利要求4所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述第一一级放大单元包括
:
补偿线
K1、
第一输入匹配电路和放大器
PA1
，所述第一巴伦结构单元包括：变压器
XFM1、
放大器
PA3、
放大器
PA4、
电容
C3
，所述阻抗反转单元包括：传输线
K2
和传输线
K3
，所述传输线
K2
和传输线
K3
为
1/4
波长传输线；
[0016]所述补偿线
K1
的第一端连接所述电感
L1
的第一端，所述补偿线
K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，包括：输入功率分配器
、
载波功放网络
、
峰值功放网络和功率合成网络；所述输入功率分配器的输入端连接射频输入信号，所述输入功率分配器的第一输出端连接所述载波功放网络的输入端，所述输入功率分配器的第二输出端连接所述峰值功放网络的输入端，所述载波功放网络和所述峰值功放网络的输出端连接所述功率合成网络的输入端
。2.
根据权利要求1所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述载波功放网络包括：第一一级放大单元
、
第一巴伦结构单元和阻抗反转单元；所述第一一级放大单元的输入端连接所述输入功率分配器的第一输出端，所述第一一级放大单元的输出端连接所述第一巴伦结构单元的输入端，所述第一巴伦结构单元的输出端连接所述阻抗反转单元的输入端，所述阻抗反转单元的输出端连接所述功率合成网络的输入端
。3.
根据权利要求2所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述峰值功放网络包括：第二一级放大单元
、
第二巴伦结构单元和相位补偿单元；所述第二一级放大单元的输入端连接所述输入功率分配器的第二输出端，所述第二一级放大单元的输出端连接所述第二巴伦结构单元的输入端，所述第二巴伦结构单元的输出端连接所述相位补偿单元的输入端，所述相位补偿单元的输出端连接所述功率合成网络的输入端
。4.
根据权利要求3所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述输入功率分配器包括：电感
L1、
电容
C1
和电容
C2
；所述电感
L1
的第一端连接所述射频输入信号
、
所述第一一级放大单元的输入端和所述电容
C1
的第一端，所述电容
C1
的第二端接地；所述电感
L1
的第二端连接所述第二一级放大单元的输入端和所述电容
C2
的第一端，所述电容
C2
的第二端接地
。5.
根据权利要求4所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述第一一级放大单元包括
:
补偿线
K1、
第一输入匹配电路和放大器
PA1
，所述第一巴伦结构单元包括：变压器
XFM1、
放大器
PA3、
放大器
PA4、
电容
C3
，所述阻抗反转单元包括：传输线
K2
和传输线
K3
，所述传输线
K2
和传输线
K3
为
1/4
波长传输线；所述补偿线
K1
的第一端连接所述电感
L1
的第一端，所述补偿线
K1
的第二端连接所述第一输入匹配电路的输入端，所述第一输入匹配电路的输出端连接所述放大器
PA1
的输入端；所述变压器
XFM1
包括互相耦合的初级线圈
Lp1
和次级线圈
Ls1
；所述放大器
PA1
的输出端连接所述初级线圈
Lp1
的第一端，所述初级线圈
Lp1
的第二端接地，所述次级线圈
Ls1
的第一端连接所述放大器
PA3
的输入端，所述放大器
PA3
的输出端串联所述传输线
K2
后连接所述功率合成网络的第一输入端，所述次级线圈
Ls1
的第二端连接所述放大器
PA4
的输入端，所述放大器
PA4
的输出端串联所述传输线
K3
后连接所述功率合成网络的第二输入端，所述放大器
PA3
的输入端和所述放大器
PA4
的输入端间并联有所述电容
C3。6.
根据权利要求5所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述第二一级放大单元包括
:
第二输入匹配电路和放大器
PA2
，所述第二巴伦结构单元包括：变压器
XFM2、
放大器
PA5、
放大器
PA6、
电容
C4
，所述阻抗反转单元包括：补偿线
K4
和补偿线
K5
，
所述补偿线
K2
和补偿线
K3
为相位补偿线；所述第二输入匹配电路的输入端连接所述电感
L1
的第二端，所述第二输入匹配电路的输出端连接所述放大器
PA2
的输入端；所述变压器
XFM2
包括互相耦合的初级线圈
Lp2
和次级线圈
Ls2
；所述放大器
PA2
的输出端连接所述初级线圈
Lp2
的第一端，所述初级线圈
Lp2
的第二端接地，所述次级线圈
Ls2
的第一端连接所述放大器
PA5
的输入端，所述放大器
PA5
的输出端串联所述补偿线
K4
后连接所述功率合成网络的第三输入端，所述次级线圈
Ls2
的第二端连接所述放大器
PA6
的输入端，所述放大器
PA6
的输出端串联所述补偿线
K5
后连接所述功率合成网络的第四输入端，所述放大器
PA5
的输入端和所述放大器
PA6
的输入端间并联有所述电容
C4。7.
根据权利要求6所述的输入功率自适应分配
Doherty
功率放大器，其特征在于，所述功率合成网络包括：变压器
XFM3、
电容
C5、
电容
C6、
电容
C7
和电容
C8
；所述变压器
XFM3
包括初级线圈
LP3、
初级线圈
LP4、
次级线圈
Ls3
和次级线圈
Ls4
；所述初级线圈
LP3
的第一端连接所述传输线
K2
的第二端，所述初级线圈
LP3
的第二端连接所述传输线
K3
的第二端，所述初级线圈
LP3
的两端并联有所述电容
C5
；所述初级线圈
LP4
的第一端连接所述补偿线
K4
的第二端，所述初级线圈
LP4
的第二端连接所述传输线
K5
的第二端，所述初级线圈
LP4
的两端并联有所述电容
C7
；所述次级线圈
Ls3
与所述初级线圈
Lp3
相互耦合，所述次级线圈
Ls3

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳军，张海涛，张泽洲，
申请(专利权)人：芯百特微电子无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：