一種Doherty功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用新型峰值放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的Doherty功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)朝著更高的帶寬、更快的速率以及更高的效率方向發(fā)展，第四代通信系統(tǒng)(4G)的普及和通信信息量的不斷增大，對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)提出了高要求?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)中的調(diào)制信號(hào)具有更高峰均比，因此要求功率放大器工作在較高的功率回退點(diǎn)，以保證信號(hào)的線性度，但是會(huì)使功率放大器的效率明顯降低。
[0003]為了適應(yīng)調(diào)制信號(hào)的高峰均比，在功率放大器的設(shè)計(jì)中要求功率放大器在大功率回退時(shí)仍保持較高的效率，Doherty功率放大器能夠在功率回退時(shí)有較高的效率，既保證了通訊信號(hào)的線性度，又能保持較高的工作效率。傳統(tǒng)的Doherty功率放大器中載波放大器偏置在AB類，峰值放大器偏置在C類，在小信號(hào)時(shí)，峰值放大器不工作，通過(guò)調(diào)整峰值補(bǔ)償線使輸出端呈開(kāi)路狀態(tài)，減小載波放大器的功率泄漏，載波放大器通過(guò)輸出端通過(guò)λ/4阻抗變換線呈最優(yōu)阻抗的兩倍，提前達(dá)到高效率的飽和狀態(tài)?；谟性簇?fù)載調(diào)制原理，當(dāng)峰值放大器開(kāi)始導(dǎo)通，載波放大器負(fù)載阻抗開(kāi)始減小，輸出功率進(jìn)一步增大，兩者輸出電流相同時(shí)，載波放大器和峰值放大器同時(shí)達(dá)到飽和，輸出功率達(dá)到最大值，使Doherty功率放大器在飽和功率及功率回退的范圍內(nèi)保持較高的效率。
[0004]通過(guò)研宄發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的Doherty功率放大器中，峰值放大器通過(guò)峰值補(bǔ)償線使輸出阻抗在工作帶寬內(nèi)保持高阻抗，然而峰值補(bǔ)償線越長(zhǎng)，會(huì)使帶寬內(nèi)的輸出阻抗分布越分散，而且偏離中心頻率愈遠(yuǎn)，阻抗的變化愈劇烈，會(huì)造成載波放大器的功率泄漏，影響到Doherty功率放大器回退時(shí)的功率和效率。因此，如何減小峰值補(bǔ)償線的長(zhǎng)度，進(jìn)而增大工作帶寬并提高Doherty功率放大器的功率和效率，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種Doherty功率放大器，即峰值放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，以有效減小峰值補(bǔ)償線的長(zhǎng)度，使峰值放大器在小信號(hào)時(shí)的輸出端呈開(kāi)路狀態(tài)，減少載波放大器輸出的功率泄漏，提高Doherty功率放大器的輸出功率和回退效率。
[0006]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]一種Doherty功率放大器，包括功率分配器(I)、載波放大電路(2)、峰值放大電路
[8]和合路器(13);其特征在于:所述功率分配器⑴輸出端分別與載波放大電路(2)和峰值放大電路(8)輸入端連接；所述載波放大電路(2)由載波相位補(bǔ)償線(3)、載波IMN(4)、載波放大器(5)、載波OMN(6)和載波補(bǔ)償線(7)依次串聯(lián)連接組成；所述峰值放大電路(8)由峰值相位補(bǔ)償線(9)、峰值MN(1)、峰值放大器(11)和峰值0MN(12)依次串聯(lián)連接組成；所述合路器(13)包括特性阻抗為35歐姆λ /4阻抗變換線(14)，連接到所述載波放大電路(2)和所述峰值放大電路(8)的信號(hào)輸出端，其中，λ是Doherty功率放大器工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
[0008]所述功率分配器(I)將信號(hào)平均輸出至載波放大電路(2)和峰值放大電路(8)。
[0009]所述峰值放大電路(8)直接與合路器(13)中的35歐姆λ /4阻抗變換線(14)連接。
[0010]所述載波放大電路(2)通過(guò)載波補(bǔ)償線(7)與合路器(13)中的35歐姆λ/4阻抗變換線(14)連接。
[0011]本發(fā)明具有有益效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0012](I)本發(fā)明能減小載波放大器輸出端的功率泄漏，提高輸出功率和效率。傳統(tǒng)的Doherty功率放大器中，峰值放大器輸出端通過(guò)峰值補(bǔ)償線與合路器連接，峰值補(bǔ)償線的加入，增大了匹配網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度，帶寬內(nèi)的阻抗分布比較分散，越偏離中心頻率，阻抗變化越劇烈，易造成載波放大器功率泄漏。本發(fā)明在保證省略峰值補(bǔ)償線的同時(shí)，峰值放大器輸出端呈高阻抗，有效地防止載波放大器功率泄漏，提高了放大器的輸出功率和效率。
[0013](2)本發(fā)明增大了工作帶寬。傳統(tǒng)的Doherty功率放大器能夠很好提高功率回退的效率，但是被限制在窄帶寬內(nèi)(一般小于10%的相對(duì)帶寬)，不適于寬帶寬的應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明通過(guò)新型的峰值放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，在整個(gè)帶寬范圍內(nèi)輸出阻抗呈高阻抗，減少小信號(hào)時(shí)峰值放大器對(duì)載波放大器輸出功率的影響，增大了放大器的帶寬。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的增益、輸出功率與輸入功率的關(guān)系圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的效率與輸出功率的關(guān)系圖。
[0017]圖中功率分配器、2載波放大電路、3載波相位補(bǔ)償線、4載波MN、5載波放大器、6載波0MN、7載波補(bǔ)償線、8峰值放大電路、9峰值相位補(bǔ)償線、10峰值MN、11峰值放大器、12峰值0MN、13合路器、1435歐姆λ/4阻抗變換線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明是一種采用新型峰值輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的Doherty功率放大器，包括功率分配器1、載波放大電路2、峰值放大電路8和合路器13 ;所述載波放大電路2由載波相位補(bǔ)償線3、載波ΜΝ4、載波放大器5、載波0ΜΝ6和載波補(bǔ)償線7依次串聯(lián)連接組成；所述峰值放大電路8由峰值相位補(bǔ)償線9、峰值ΙΜΝ10、峰值放大器11和峰值0ΜΝ12依次串聯(lián)連接組成；所述合路器13包括特性阻抗為35歐姆λ /4阻抗變換線14，連接到所述載波放大電路2和所述峰值放大電路8的信號(hào)輸出端，其中，λ是Doherty功率放大器工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。載波相位補(bǔ)償線3、峰值相位補(bǔ)償線線9和載波補(bǔ)償線7的特性阻抗均為50歐姆。
[0020]在上述的Doherty功率放大器中，所述峰值放大器11偏置在C類，通過(guò)仿真峰值放大器11接50歐姆傳輸線的輸出阻抗，調(diào)整微帶線的長(zhǎng)度L，使中心頻率的輸出阻抗分布在史密斯圓圖中的最右端(開(kāi)路狀態(tài))，按照阻抗匹配方法設(shè)計(jì)的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)控制總長(zhǎng)度為L(zhǎng)左右，對(duì)峰值0MN12的阻抗進(jìn)行優(yōu)化，在帶寬內(nèi)滿足各頻率對(duì)應(yīng)的基波和各次諧波阻抗，有效減小了峰值補(bǔ)償線的長(zhǎng)度甚至在省略補(bǔ)償線的情況下，峰值放大電路8的輸出阻抗在帶寬內(nèi)仍保持在較高的范圍內(nèi)，提高了整個(gè)頻帶內(nèi)的輸出阻抗，減小載波放大電路2的功率泄漏。
[0021]所述載波補(bǔ)償線7作用為補(bǔ)償載波放大器5漏極電容和引線電感等寄生參數(shù)，并與合路器13共同作用使放大器功率回退時(shí)功率達(dá)到飽和。所述載波相位補(bǔ)償線3與峰值相位補(bǔ)償線9的作用是調(diào)整輸入至兩路的信號(hào)相位，使兩路信號(hào)輸出至合路器13的相位同相，保證最大輸出功率。
[0022]本發(fā)明的工作原理是:通過(guò)功率分配器I將信號(hào)平均分配給載波放大電路2和峰值放大電路8，載波放大電路2通過(guò)載波補(bǔ)償線7與合路器13中的35歐姆λ /4阻抗變換線14連接，縮短了輸出端的傳輸線的長(zhǎng)度，從而降低了輸出端的損耗。小信號(hào)時(shí)，峰值放大器11不工作，通過(guò)峰值ΟΜΝ12省略了補(bǔ)償線，減小了帶寬內(nèi)阻抗波動(dòng)，峰值放大電路8輸出端呈開(kāi)路狀態(tài)，有效減小了載波放大電路2的功率泄漏，提高了功率放大器的輸出功率和回退效率。
[0023]結(jié)合本發(fā)明方法的Doherty功率放大器工作帶寬為2.3-2.8GHz，載波放大電路2和峰值放大電路8的功放管采用CREE的HEMT功放管CGH40010，載波放大器5偏置在AB類，峰值放大器11偏置在C類。
[0024]圖2是本發(fā)明的增益、輸出功率與輸入功率的關(guān)系圖，從圖中可以看出在相對(duì)帶寬為20% (2.3-2.8GHz)的范圍內(nèi)飽和輸出功率(Output Power)約為44dBm，增益(Gain)波動(dòng)在2dB以內(nèi)。圖3是本發(fā)明的效率與輸出功率的關(guān)系圖，從圖中可以看出，飽和輸出功率(Output Power)和輸出效率(Efficiency)約為 43.5-44.4dBm 和 66-71 %，當(dāng)功率回退9dBm時(shí)，Doherty功率放大器的平均效率為42 %，帶寬內(nèi)的效率差異在10 %以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了較寬的工作帶寬和大功率回退時(shí)的高回退效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Doherty功率放大器，包括功率分配器(I)、載波放大電路(2)、峰值放大電路(8)和合路器(13);其特征在于:所述功率分配器⑴輸出端分別與載波放大電路(2)和峰值放大電路(8)輸入端連接；所述載波放大電路(2)由載波相位補(bǔ)償線(3)、載波IMN(4)、載波放大器(5)、載波OMN(6)和載波補(bǔ)償線(7)依次串聯(lián)連接組成；所述峰值放大電路(8)由峰值相位補(bǔ)償線(9)、峰值MN(1)、峰值放大器(11)和峰值0MN(12)依次串聯(lián)連接組成；所述合路器(13)包括特性阻抗為35歐姆λ /4阻抗變換線(14)，連接到所述載波放大電路(2)和所述峰值放大電路(8)的信號(hào)輸出端，其中，λ是Doherty功率放大器工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Doherty功率放大器，其特征在于:所述功率分配器(I)將信號(hào)平均輸出至載波放大電路(2)和峰值放大電路(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Doherty功率放大器，其特征在于:所述峰值放大電路(8)直接與合路器(13)中的35歐姆λ/4阻抗變換線(14)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Doherty功率放大器，其特征在于:所述載波放大電路(2)通過(guò)載波補(bǔ)償線(7)與合路器(13)中的35歐姆λ/4阻抗變換線(14)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Doherty功率放大器，包括功率分配器、載波放大電路、峰值放大電路和合路器。載波放大電路包括載波相位延遲線、載波放大器和載波補(bǔ)償線。峰值放大電路包括峰值相位延遲線和峰值放大器。功率分配器將輸入信號(hào)平均輸出至載波放大電路和峰值放大電路。該采用新型峰值放大器的Doherty功率放大器相對(duì)于傳統(tǒng)Doherty功率放大器，通過(guò)對(duì)峰值放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在不用峰值補(bǔ)償線的情況下，保證峰值放大器輸出端在工作帶寬內(nèi)呈高阻抗，進(jìn)而減少了載波放大電路造成的功率泄漏，實(shí)現(xiàn)更寬的帶寬并提高了輸出功率和回退效率，可應(yīng)用于未來(lái)寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)。
【IPC分類】H03F1/07, H03F1/42, H03F3/20
【公開(kāi)號(hào)】CN104993796
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510357653
【發(fā)明人】楊利霞, 郭鵬良, 夏景, 孔娃
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日