一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器，包括功分器、载波相位补偿线、载波放大电路、双频载波输出匹配网络、第一峰值放大电路、第二峰值放大电路、组合输出网络、后匹配网络。本发明专利技术可以有效地拓展带宽，在非对称双路Doherty功率放大器中，单个峰值放大器的输出阻抗受频率范围的影响很大，所以本发明专利技术采用组合输出网络，在回退状态下两个频段上为载波放大器提供所需要的高输出阻抗，更利于扩展Doherty功率放大器的带宽；由于在后匹配网络中引入二次谐波控制网络，使得载波放大器的基波和谐波负载阻抗更好地满足连续逆F类功率放大器要求，从而提高了回退和饱和状态下的漏极效率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器。
技术介绍
未来无线通信系统对于数据传输速率的需求越来越高，导致了调制信号的峰值平均功率比显著增加。Doherty功率放大器由于其结构简单并且可以显著提高放大器在功率回退时的效率而被广泛应用。为了进一步提高效率，学术界提出了基于F类和J类模式的谐波控制类Doherty放大器。由于对称配置，传统的谐波控制类Doherty功率放大器的功率回退范围始终限制在6dB左右，不能满足现代通信系统的要求。但是，在逐步推广应用的5G通信系统中，信号峰均比水平可能达到8-12dB。另一方面，由于通信制式的发展和演进，第四代移动通信系统(4G)和第五代移动通信系统(5G)将会长期并存，通信标准的增加使得工作频率的间隔越来越大，甚至某些频率之间相距了数个倍频程，传统宽带功率放大器的工作带宽已无法有效覆盖，这就需要能够支持双频甚至多频工作模式的功率放大器。因此，为了保证双频模式下的高回退效率，利用Doherty功率放大器实现双频甚至多频工作成为了设计者们关注的一个重要研究领域。目前，为了实现Doherty功率放大器高回退特性，可以采用非对称双路Doherty功率放大器实现，如图1所示。功分器将输入信号分为两路同时进入到载波放大器(偏置在AB类)和峰值放大器(偏置在C类)，载波和峰值放大器的饱和功率比为1:2，其输出端主要由载波输出匹配网络和峰值输出匹配网络以及一段特征阻抗为Z0的四分之一波长阻抗变换线构成。非对称双路Doherty功率放大器的载波放大器和峰值放大器采用不同的晶体管，通过改变电路中功率分配器的功率分配比，让峰值放大器分得更多的功率，从而使得Doherty功率放大器获得超过6dB的功率回退范围。但是，一方面，在低功率时(峰值放大器处于截止状态)，由于峰值输出匹配网络的相位色散效应，宽频带内的输出阻抗ZP1,OUT在低频和高频时差异较大，经过四分之一波长阻抗变换线转换至合路点后的输出阻抗Z’P1,OUT将不能完全保证处于开路点附近，低频和高频时较低的输出阻抗Z’P1,OUT将影响载波放大器的性能，对工作带宽的拓展产生影响。另一方面，由于采用大功率晶体管设计峰值放大器时，大功率晶体管最优负载偏小，导致峰值输出匹配网络设计比较困难，也难以实现更宽工作带宽。所以，非对称双路Doherty功率放大器不能满足现代的高宽带、高效率的需求。因此，针对于宽带(尤其是宽带双频段应用)，如何设计具有高回退范围的宽带双频段Doherty功率放大器有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器，在带宽较宽的双频模式下实现高于6dB的功率回退范围。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器，包括功分器(10)、载波相位补偿线(20)、载波放大电路(30)、双频载波输出匹配网络(40)、第一峰值放大电路(50)、第二峰值放大电路(60)、组合输出网络(70)、后匹配网络(80)；输入信号连接所述功分器(10)的输入端，所述功分器(10)的信号输出端C依次连接所述载波相位补偿线(20)、载波放大电路(30)、双频载波输出匹配网络(40)；其中载波放大电路(30)由载波输入匹配网络(301)、载波功放管(302)串联连接组成；所述功分器(10)的信号输出端P1连接所述第一峰值放大电路(50)的输入端，所述功分器(10)的信号输出端P2连接所述第二峰值放大电路(60)的输入端；所述第一峰值放大电路(50)由第一峰值输入匹配网络(501)、第一峰值功放管(502)串联连接组成；所述第二峰值放大电路(60)由第二峰值输入匹配网络(601)、第二峰值功放管(602)串联连接组成；所述组合输出网络(70)由双频第一峰值输出匹配网络(701)与所述双频第二峰值输出匹配网络(702)并联，然后再与双频阻抗变换线(703)串联组成，所述第一峰值功放管(502)与双频第一峰值输出匹配网络(701)相连，所述第二峰值功放管(602)与双频第二峰值输出匹配网络(702)相连；所述双频阻抗变换线(703)最后与所述双频载波输出匹配网路(40)在总合路点连接至后匹配网络(80)。进一步，所述功分器(10)将输入信号按照1:1:1的功率比输出给功分器的信号输出端C、功分器的信号输出端P1和功分器的信号输出端P2。进一步，所述载波相位补偿线(20)用于调节载波放大器、第一峰值放大器和第二峰值放大器的信号相位差，使3路输出信号在总合路点处的相位相同。进一步，所述载波功放管(302)为AB类功率放大器，第一峰值功放管(502)和第二峰值功放管(602)均为C类功率放大器。载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器的输出功率比为1:1:1。进一步，所述双频第一峰值输出匹配网络(701)与双频第二峰值输出匹配网络(702)实现低功率状态时接近短路的输出阻抗，双频第一峰值输出匹配网络(701)与双频第二峰值输出匹配网络(702)在峰值合路点并联后进一步降低宽频带内峰值合路点的输出阻抗，在双频阻抗变换线(703)的作用下提供总合路点处双频段内载波放大器在回退状态时所需要的高输出阻抗，以实现Doherty功率放大器的宽带工作。进一步，所述后匹配网络(80)通过引入二次谐波控制网络，使得载波放大器在双频段内的基波和谐波负载阻抗更好地满足连续逆F类功率放大器要求，提高了回退和饱和状态下的漏极效率。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：(1)本专利技术可在两个频段上实现接近9dB的回退范围，能够解决当下及未来无线通信系统高峰均比带来的问题。(2)本专利技术可以有效地拓展带宽。在非对称双路Doherty功率放大器中，单个峰值放大器的输出阻抗受频率范围的影响很大，所以本专利技术采用组合输出网络，在回退状态下两个频段上为载波放大器提供所需要的高输出阻抗，更利于扩展Doherty功率放大器的带宽。(3)本专利技术可以有效地提高回退和饱和状态下的漏极效率。由于在后匹配网络中引入二次谐波控制网络，使得载波放大器的基波和谐波负载阻抗更好地满足连续逆F类功率放大器要求，从而提高了回退和饱和状态下的漏极效率。附图说明图1为非对称双路Doherty功率放大器的结构框图。图2为本专利技术的一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器结构框图。图3(a)为非对称双路Doherty功率放大器中峰值输出匹配网络输出阻抗ZP1,OUT分布，图3(b)为本专利技术的组合输出网络中峰值合路点输出阻抗ZP,OUT分布。图4(a)为非对称双路Doherty功率放大器中单个峰值放大器输出阻抗Z’P1,OUT分布，图4(b)为本专利技术的组合输出网络的输出阻抗Z’P,OUT分布。图5为本专利技术的采用组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器，其特征在于，包括功分器(10)、载波相位补偿线(20)、载波放大电路(30)、双频载波输出匹配网络(40)、第一峰值放大电路(50)、第二峰值放大电路(60)、组合输出网络(70)、后匹配网络(80)；/n输入信号连接所述功分器(10)的输入端，所述功分器(10)的信号输出端C依次连接所述载波相位补偿线(20)、载波放大电路(30)、双频载波输出匹配网络(40)；其中载波放大电路(30)由载波输入匹配网络(301)、载波功放管(302)串联连接组成；/n所述功分器(10)的信号输出端P1连接所述第一峰值放大电路(50)的输入端，所述功分器(10)的信号输出端P2连接所述第二峰值放大电路(60)的输入端；/n所述第一峰值放大电路(50)由第一峰值输入匹配网络(501)、第一峰值功放管(502)串联连接组成；所述第二峰值放大电路(60)由第二峰值输入匹配网络(601)、第二峰值功放管(602)串联连接组成；所述组合输出网络(70)由双频第一峰值输出匹配网络(701)与所述双频第二峰值输出匹配网络(702)并联的支路、然后再与双频阻抗变换线(703)串联组成；所述第一峰值功放管(502)与双频第一峰值输出匹配网络(701)相连，所述第二峰值功放管(602)与双频第二峰值输出匹配网络(702)相连；/n所述双频阻抗变换线(703)最后与所述双频载波输出匹配网路(40)在总合路点连接至后匹配网络(80)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器，其特征在于，包括功分器(10)、载波相位补偿线(20)、载波放大电路(30)、双频载波输出匹配网络(40)、第一峰值放大电路(50)、第二峰值放大电路(60)、组合输出网络(70)、后匹配网络(80)；
输入信号连接所述功分器(10)的输入端，所述功分器(10)的信号输出端C依次连接所述载波相位补偿线(20)、载波放大电路(30)、双频载波输出匹配网络(40)；其中载波放大电路(30)由载波输入匹配网络(301)、载波功放管(302)串联连接组成；
所述功分器(10)的信号输出端P1连接所述第一峰值放大电路(50)的输入端，所述功分器(10)的信号输出端P2连接所述第二峰值放大电路(60)的输入端；
所述第一峰值放大电路(50)由第一峰值输入匹配网络(501)、第一峰值功放管(502)串联连接组成；所述第二峰值放大电路(60)由第二峰值输入匹配网络(601)、第二峰值功放管(602)串联连接组成；所述组合输出网络(70)由双频第一峰值输出匹配网络(701)与所述双频第二峰值输出匹配网络(702)并联的支路、然后再与双频阻抗变换线(703)串联组成；所述第一峰值功放管(502)与双频第一峰值输出匹配网络(701)相连，所述第二峰值功放管(602)与双频第二峰值输出匹配网络(702)相连；
所述双频阻抗变换线(703)最后与所述双频载波输出匹配网路(40)在总合路点连接至后匹配网络(80)。


2.根据权利要求1所述的一种采用组合输出网络的宽带双频段3路Doherty功率放大器，其特征在于：所述功分器(10)将输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏景，徐拓，刘欢，何媛，何耀新，郑兴文，鲍煦，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32