基于相位控制的Doherty功率放大器及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相位控制的Doherty功率放大器及其制造方法，Doherty功率放大器包括特定相位耦合器、主放大器、辅助放大器和后匹配网络，耦合器的第一输出端与第二输出端之间的相位差随耦合器的工作频率的变化而近似线性变化，本发明专利技术通过使用耦合器向主放大器输出的电流经过主放大器后经过相移，耦合器向辅助放大器输出的电流经过辅助放大器后经过相移，使得宽带范围内两路电流在后匹配网络的电流结合点处均具有相同的相位，因此能够避免或缓解主放大器和辅助放大器的相位失配问题，从而避免或缓解因相位失配导致的带宽、回退范围和效率方面的性能下降的问题。本发明专利技术广泛应用于功率放大器技术领域，适用于下一代移动通信系统。

【技术实现步骤摘要】
基于相位控制的Doherty功率放大器及制造方法
本专利技术涉及功率放大器
，尤其是面向第五代移动通信的一种基于相位控制的Doherty功率放大器及其制造方法。
技术介绍
作为信号通过天线辐射前经过的最后一级放大电路，功率放大器的性能将直接影响通信距离、信号质量、功耗等关键通信指标，是基站与移动终端中不可或缺的核心功能部件。第五代移动通信系统的飞速发展对功率放大器提出了更高的要求。相比上一代移动通信系统，5G系统中的功率放大器需要工作在更高的频段，同时具有更大的带宽；其次，5G系统采用了更复杂的调制方式与复用技术，一方面要求功率放大器有更宽的回退范围以减少能量损耗，另一方面要求其具有较高的线性度以降低带外功率泄露和子频带间干扰；此外，5G系统广泛采用了MIMO技术，使功率放大器的数量大幅增加，其带来的能量消耗将更加不容忽视。因此，同时提高功率放大器的工作带宽、回退范围以及效率对于实现高性能绿色移动通信系统具有重要意义。Doherty功率放大器由其具有结构简单和较高回退区效率等优势，十分适用于5G通信系统或者更先进的通信系统中的功率放大。Doherty功率放大器采用工作于AB类的主放大器和工作于C类的辅助放大器组成的拓扑结构，在回退点之前只由主放大器起到信号放大作用，在回退区域辅助放大器逐渐开启并通过负载调制使主放大器保持饱和，可以实现较高的回退区效率。但是，现有的Doherty功率放大器中的主放大器和辅助放大器之间容易发生电流相位失配，从而影响Doherty功率放大器在带宽、回退范围和效率方面的性能发挥。
技术实现思路
针对上述至少一个技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于相位控制的Doherty功率放大器及其制造方法。一方面，本专利技术实施例包括一种Doherty功率放大器，包括：特定相位耦合器；所述具有特定相位特性的耦合器包括输入端、隔离端、第一输出端和第二输出端，通过所述耦合器具有的特定相位特性，所述第一输出端与所述第二输出端之间的相位差随所述耦合器的工作频率的变化而近似线性变化；主放大器；所述主放大器的输入端与所述第二输出端连接，所述主放大器工作在AB类工作状态；辅助放大器；所述辅助放大器的输入端与所述第一输出端连接，所述辅助放大器工作在C类工作状态；后匹配网络；所述后匹配网络的其中一个输入端与所述主放大器的输出端连接，另一个输入端与所述辅助放大器的输出端连接。另一方面，本专利技术实施例包括一种Doherty功率放大器，包括：特定相位耦合器；所述耦合器包括第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线、第四微带传输线、第五微带传输线、第六微带传输线、第七微带传输线和第八微带传输线，所述第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线、第四微带传输线、第五微带传输线、第六微带传输线、第七微带传输线和第八微带传输线依序串联成环状，其中，所述第一微带传输线和所述第八微带传输线的连接点为所述耦合器的输入端，所述第六微带传输线和所述第七微带传输线的连接点为所述耦合器的第一输出端，所述第二微带传输线和所述第三微带传输线的连接点为所述耦合器的第二输出端，所述第四微带传输线和所述第五微带传输线的连接点为所述耦合器的隔离端；所述第一微带传输线、第二微带传输线、第五微带传输线和第六微带传输线均具有第一特征阻抗和第一电长度，所述第三微带传输线和第四微带传输线均具有第二特征阻抗和第二电长度，所述第七微带传输线具有第三特征阻抗和第三电长度，所述第八微带传输线具有第四特征阻抗和第四电长度；主放大器；所述主放大器的输入端与所述第二输出端连接，所述主放大器工作在AB类工作状态；辅助放大器；所述辅助放大器的输入端与所述第一输出端连接，所述辅助放大器工作在C类工作状态；后匹配网络；所述后匹配网络的其中一个输入端与所述主放大器的输出端连接，另一个输入端与所述辅助放大器的输出端连接。进一步地，所述第一特征阻抗、第二特征阻抗、第三特征阻抗和第四特征阻抗互不相同，所述第一电长度、第二电长度、第三电长度和第四电长度互不相同。进一步地，所述特定相位耦合器还用于按照确定的功率分配比，将接收到的信号功率分配至所述第一输出端和所述第二输出端进行输出。进一步地，所述主放大器包括依次连接的主输入匹配网络、主栅极偏置稳定网络、主放大芯片和负载调制网络，所述主输入匹配网络的输入端作为所述主放大器的输入端，所述负载调制网络的输出端作为所述主放大器的输出端。进一步地，所述辅助放大器包括依次连接的辅助输入匹配网络、辅助栅极偏置稳定网络、辅助放大芯片和输出匹配网络，所述辅助输入匹配网络的输入端作为所述辅助放大器的输入端，所述输出匹配网络的输出端作为所述辅助放大器的输出端。进一步地，所述特定相位耦合器、主放大器、辅助放大器和后匹配网络以微带工艺制作在介质基板的第一表面；所述介质基板的第二表面设有金属地层；所述耦合器、主放大器、辅助放大器和/或后匹配网络的接地端穿过所述介质基板连接至所述金属地层。进一步地，所述介质基板的厚度为0.813mm，所述介质基板的材质为RogersRO4003C材料，所述介质基板通过螺丝安装在金属散热器上，所述介质基板的第二表面面向所述金属散热器。另一方面，本专利技术实施例还包括一种Doherty功率放大器制造方法，包括：根据所需工作频率、介质基板的相对介电常数、芯片仿真模型，使用电路仿真软件对主放大器、辅助放大器以及后匹配网络进行电路设计。通过仿真得到主放大器输出端和辅助放大器输出端的相位失配情况，计算特定相位耦合器的尺寸。所述耦合器包括第一输出端和第二输出端，通过所述耦合器具有的相位特性，所述第一输出端与所述第二输出端之间的相位差随所述耦合器的工作频率的变化而近似线性变化；所述主放大器的输入端与所述第二输出端连接；所述辅助放大器的输入端与所述第一输出端连接；所述后匹配网络的其中一个输入端与所述主放大器的输出端连接，另一个输入端与所述辅助放大器的输出端连接；获取介质基板；以微带工艺在所述介质基板的第一表面制作特定相位耦合器、主放大器、辅助放大器和后匹配网络电路；在所述介质基板的第二表面制作金属地层；穿过所述介质基板以将所述耦合器、主放大器、辅助放大器和/或后匹配网络的接地端连接至所述金属地层；通过打孔、挖槽操作制作所述金属散热器，通过螺丝与介质基板固定，介质基板的第二表面与金属散热器第一表面贴合。本专利技术的有益效果是：实施例中的Doherty功率放大器，所使用的特定相位耦合器具有第一输出端与第二输出端之间的相位差随耦合器的工作频率的变化而近似线性变化的相位特性，耦合器向主放大器输出的电流经过主放大器后经过相移，耦合器向辅助放大器输出的电流经过辅助放大器后经过相移，两路电流在后匹配网络的电流结合点处具有相同的相位，因此能够避免或缓解主放大器和辅助放大器的相位失配问题，从而避免或缓解因相位失配导致的Doherty功率放大器在带宽、回退范围和效率方面的性能下降的问题。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位控制的Doherty功率放大器，其特征在于，包括：/n特定相位耦合器；所述具有特定相位特性的耦合器包括输入端、隔离端、第一输出端和第二输出端，通过所述耦合器具有的特定相位特性，所述第一输出端与所述第二输出端之间的相位差随所述耦合器的工作频率的变化而近似线性变化；/n主放大器；所述主放大器的输入端与所述第二输出端连接，所述主放大器工作在AB类工作状态；/n辅助放大器；所述辅助放大器的输入端与所述第一输出端连接，所述辅助放大器工作在C类工作状态；/n后匹配网络；所述后匹配网络的其中一个输入端与所述主放大器的输出端连接，另一个输入端与所述辅助放大器的输出端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相位控制的Doherty功率放大器，其特征在于，包括：
特定相位耦合器；所述具有特定相位特性的耦合器包括输入端、隔离端、第一输出端和第二输出端，通过所述耦合器具有的特定相位特性，所述第一输出端与所述第二输出端之间的相位差随所述耦合器的工作频率的变化而近似线性变化；
主放大器；所述主放大器的输入端与所述第二输出端连接，所述主放大器工作在AB类工作状态；
辅助放大器；所述辅助放大器的输入端与所述第一输出端连接，所述辅助放大器工作在C类工作状态；
后匹配网络；所述后匹配网络的其中一个输入端与所述主放大器的输出端连接，另一个输入端与所述辅助放大器的输出端连接。


2.一种于相位控制的Doherty功率放大器，其特征在于，包括：
特定相位耦合器；所述耦合器包括第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线、第四微带传输线、第五微带传输线、第六微带传输线、第七微带传输线和第八微带传输线，所述第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线、第四微带传输线、第五微带传输线、第六微带传输线、第七微带传输线和第八微带传输线依序串联成环状，其中，所述第一微带传输线和所述第八微带传输线的连接点为所述耦合器的输入端，所述第六微带传输线和所述第七微带传输线的连接点为所述耦合器的第一输出端，所述第二微带传输线和所述第三微带传输线的连接点为所述耦合器的第二输出端，所述第四微带传输线和所述第五微带传输线的连接点为所述耦合器的隔离端；所述第一微带传输线、第二微带传输线、第五微带传输线和第六微带传输线均具有第一特征阻抗和第一电长度，所述第三微带传输线和第四微带传输线均具有第二特征阻抗和第二电长度，所述第七微带传输线具有第三特征阻抗和第三电长度，所述第八微带传输线具有第四特征阻抗和第四电长度；
主放大器；所述主放大器的输入端与所述第二输出端连接，所述主放大器工作在AB类工作状态；
辅助放大器；所述辅助放大器的输入端与所述第一输出端连接，所述辅助放大器工作在C类工作状态；
后匹配网络；所述后匹配网络的其中一个输入端与所述主放大器的输出端连接，另一个输入端与所述辅助放大器的输出端连接。


3.根据权利要求2所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述第一特征阻抗、第二特征阻抗、第三特征阻抗和第四特征阻抗互不相同，所述第一电长度、第二电长度、第三电长度和第四电长度互不相同。


4.根据权利要求1-3任一项所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述特定相位耦合器还用于按照确定的功率分配比，将接收到的信号功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏格林，郑少勇，龙云亮，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44