一种电压合成式Doherty功率放大器制造技术

本发明专利技术提供一种电压合成式Doherty功率放大器，其包括自适应输入功率分配器、功率放大器网络以及电压合成式功率合成网络；自适应输入功率分配器包括第一电容、第二电容和第一电感；功率放大器网络包括第一相位补偿网络、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二相位补偿网络、第二输入匹配网络、峰值功率放大器以及阻抗反转网络；电压合成式功率合成网络包括巴伦变压器单元和端口阻抗变换网络。本发明专利技术电压合成式Doherty功率放大器的功率放大的输入功率自分配、效率高且输出功率的线性度高。效率高且输出功率的线性度高。效率高且输出功率的线性度高。

【技术实现步骤摘要】
一种电压合成式Doherty功率放大器


[0001]本专利技术涉及电路
，尤其涉及一种电压合成式Doherty功率放大器。

技术介绍

[0002]目前，射频功率放大器有特定的最佳负载阻抗，负载固定，最大输出电压和电流摆幅仅在峰值输出功率处达到，在峰值功率点的效率最大，功率回退时的效率迅速降低。Doherty技术基于输出端的负载调制，输出负载的大小由载波功放和峰值功放电流比的大小决定，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，是放大高峰均比信号的优选方案。因此，Doherty结构是射频功率放大器设计的一种常用方法。
[0003]相关技术的Doherty功率放大器一般采用电流合成的结构和电压合成式结构。其中，采用电流合成的结构的Doherty功率放大器由载波功放和峰值功放两个放大器并联连接而成，载波功放工作在AB类，峰值功放工作在C类，负载阻抗匹配网络将负载Z
L
变换到R
opt
/2(R
opt
为载波功放和峰值功放输出功率最大时的最佳输出阻抗)。输入功率较小时，Doherty功率放大器工作在低功率模式，峰值功放未打开，仅载波功放工作，其输出端负载阻抗为2R
opt
。随着输入功率的增大，当载波功放输出功率接近饱和功率时，载波功放效率到达第一个峰值点，同时峰值功放打开，载波功放和峰值功放同时工作，Doherty功率放大器进入高功率模式，输出功率是载波功放和峰值功放输出功率合成后所得的功率,载波功放的负载阻抗从2R
opt
逐步变换到R
opt
，峰值功放的负载阻抗从无穷大逐步变换到R
opt
。理想情况下，Doherty功率放大器工作在高功率模式时，其最大输出功率比低功率模式下最大输出功率增加～6dB。另外，采用电压合成式结构的Doherty功率放大器由载波功放和峰值功放两个放大器并联连接而成，而负载阻抗变换网络将负载Z
L
变换到Z
L
’
＝2R
opt
。负载调制是通过峰值功放输出端的四分之一波长传输线来实现。输入功率较小时，Doherty功率放大器工作在低功率模式，峰值功放关闭，输出阻抗为无穷大，经过四分之一波长传输线变换后，阻抗变换为零欧姆，载波功放输出端的负载阻抗为2R
opt
。随着输入功率的增大，峰值功放打开，载波功放和峰值功放同时工作，Doherty功率放大器进入高功率模式，载波功放的负载阻抗从2R
opt
逐步变换到R
opt
，峰值功放的负载阻抗从无穷大逐步变换到R
opt
，载波功放和峰值功放的输出通过变压器实现输出电压的叠加和功率合成。相对于传统的电流合成式Doherty功率放大器负载阻抗Z
L
需要从50欧姆变换到R
opt
/2，电压合成式Doherty功率放大器仅需要50欧姆变换到2R
opt
，降低了阻抗变换比，增加了带宽。同时，在低输出功率区域，由于电压合成式Doherty功率放大器的载波功放与负载直接连接，不需要四分之一波长阻抗反转，可以实现更宽的频带范围内阻抗的良好匹配。
[0004]然而，相关技术的Doherty功率放大器的峰值功放偏置在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功率放大器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功率放大器的线性度也恶化了。
[0005]因此，实有必要提供一种新的电压合成式Doherty功率放大器解决上述问题。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术的不足，本专利技术提出一种输入功率自分配的新型电压合成式Doherty功率放大器。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种电压合成式Doherty功率放大器，所述电压合成式Doherty功率放大器包括自适应输入功率分配器、功率放大器网络以及电压合成式功率合成网络；
[0008]所述自适应输入功率分配器包括第一电容、第二电容和第一电感；
[0009]所述功率放大器网络包括第一相位补偿网络、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二相位补偿网络、第二输入匹配网络、峰值功率放大器以及阻抗反转网络；所述第一相位补偿网络用于连接输入信号并将输入信号进行移相，所述第一输入匹配网络用于实现输入阻抗匹配，所述载波功率放大器用于将信号的功率放大，所述第二相位补偿网络用于将输入信号进行移相，所述第二输入匹配网络用于实现输入阻抗匹配，所述峰值功率放大器用于将信号的功率放大，所述阻抗反转网络用于将输入的阻抗进行反转；
[0010]所述电压合成式功率合成网络包括巴伦变压器单元和端口阻抗变换网络，所述端口阻抗变换网络用于实现输出的阻抗匹配；
[0011]所述第一电容的第一端作为所述电压合成式Doherty功率放大器的输入端，且所述第一电容的第一端分别连接至所述第一电感的第一端和所述第一相位补偿网络的输入端；所述第一电容的第二端接地；
[0012]所述第一相位补偿网络的输出端连接至所述第一输入匹配网络的输入端，所述第一输入匹配网络的输出端连接至所述载波功率放大器的输入端，所述载波功率放大器的输出端连接至所述第二相位补偿网络的输入端，所述第二相位补偿网络的输出端连接至所述巴伦变压器单元的初级线圈的第一端；
[0013]所述第一电感的第二端分别连接至所述第二电容的第一端和所述第二输入匹配网络的输入端；所述第二电容的第二端接地；
[0014]所述第二输入匹配网络的输出端连接至所述峰值功率放大器的输入端，所述峰值功率放大器的输出端连接至所述阻抗反转网络的输入端，所述阻抗反转网络的输出端连接至所述巴伦变压器单元的初级线圈的第二端；
[0015]所述巴伦变压器单元的次级线圈的第一端连接至所述端口阻抗变换网络的输入端，所述巴伦变压器单元的次级线圈的第二端接地；
[0016]所述端口阻抗变换网络的输出端作为所述电压合成式Doherty功率放大器的输出端。
[0017]优选的，所述载波功率放大器包括第一变压器、第三电容、第四电容、第一功率放大器、第三功率放大器以及第四功率放大器；
[0018]所述载波功率放大器的输出端包括两个且分别为所述载波功率放大器的第一输出端和所述载波功率放大器的第二输出端；
[0019]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述电压合成式Doherty功率放大器包括自适应输入功率分配器、功率放大器网络以及电压合成式功率合成网络；所述自适应输入功率分配器包括第一电容、第二电容和第一电感；所述功率放大器网络包括第一相位补偿网络、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二相位补偿网络、第二输入匹配网络、峰值功率放大器以及阻抗反转网络；所述第一相位补偿网络用于连接输入信号并将输入信号进行移相，所述第一输入匹配网络用于实现输入阻抗匹配，所述载波功率放大器用于将信号的功率放大，所述第二相位补偿网络用于将输入信号进行移相，所述第二输入匹配网络用于实现输入阻抗匹配，所述峰值功率放大器用于将信号的功率放大，所述阻抗反转网络用于将输入的阻抗进行反转；所述电压合成式功率合成网络包括巴伦变压器单元和端口阻抗变换网络，所述端口阻抗变换网络用于实现输出的阻抗匹配；所述第一电容的第一端作为所述电压合成式Doherty功率放大器的输入端，且所述第一电容的第一端分别连接至所述第一电感的第一端和所述第一相位补偿网络的输入端；所述第一电容的第二端接地；所述第一相位补偿网络的输出端连接至所述第一输入匹配网络的输入端，所述第一输入匹配网络的输出端连接至所述载波功率放大器的输入端，所述载波功率放大器的输出端连接至所述第二相位补偿网络的输入端，所述第二相位补偿网络的输出端连接至所述巴伦变压器单元的初级线圈的第一端；所述第一电感的第二端分别连接至所述第二电容的第一端和所述第二输入匹配网络的输入端；所述第二电容的第二端接地；所述第二输入匹配网络的输出端连接至所述峰值功率放大器的输入端，所述峰值功率放大器的输出端连接至所述阻抗反转网络的输入端，所述阻抗反转网络的输出端连接至所述巴伦变压器单元的初级线圈的第二端；所述巴伦变压器单元的次级线圈的第一端连接至所述端口阻抗变换网络的输入端，所述巴伦变压器单元的次级线圈的第二端接地；所述端口阻抗变换网络的输出端作为所述电压合成式Doherty功率放大器的输出端。2.根据权利要求1所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述载波功率放大器包括第一变压器、第三电容、第四电容、第一功率放大器、第三功率放大器以及第四功率放大器；所述载波功率放大器的输出端包括两个且分别为所述载波功率放大器的第一输出端和所述载波功率放大器的第二输出端；所述第一功率放大器的输入端作为所述载波功率放大器的输入端，所述第一功率放大器的输出端连接至所述第一变压器的初级线圈的第一端；所述第一变压器的初级线圈的第二端接地，所述第一变压器的初级线圈的中抽头端连接至电源电压；所述第一变压器的次级线圈的第一端分别连接至所述第三功率放大器的输入端和所述第四电容的第一端；所述第一变压器的次级线圈的第二端分别连接至所述第四功率放大器的输入端和所述第四电容的第二端；
所述第一变压器的次级线圈的中抽头端连接至所述第三电容的第一端；所述第三电容的第二端接地；所述第三功率放大器的输出端作为所述载波功率放大器的第一输出端；所述第四功率放大器的输出端作为所述载波功率放大器的第二输出端。3.根据权利要求2所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述第二相位补偿网络包括第七电容、第八电容、第一电抗元件和第二电抗元件，所述第一电抗元件和所述第二电抗元件均用于调节电路通频带；所述第二相位补偿网络的输入端包括两个且分别为所述第二相位补偿网络的第一输入端和所述第二相位补偿网络的第二输入端；所述第二相位补偿网络的输出端包括两个且分别为所述第二相位补偿网络的第一输出端和所述第二相位补偿网络的第二输出端；所述第七电容的第一端作为所述第二相位补偿网络的第一输入端，且所述第七电容的第一端连接至所述第一电抗元件的第一端；所述第一电抗元件的第二端作为所述第二相位补偿网络的第一输出端，且所述第一电抗元件的第二端连接至所述第八电容的第一端；所述第七电容的第二端作为所述第二相位补偿网络的第二输入端，且所述第七电容的第二端连接至所述第二电抗元件的第一端；所述第二电抗元件的第二端作为所述第二相位补偿网络的第二输出端，且所述第二电抗元件的第二端连接至所述第八电容的第二端。4.根据权利要求3所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述峰值功率放大器包括第二变压器、第五电容、第六电容、第二功率放大器、第五功率放大器以及第六功率放大器；所述峰值功率放大器的输出端包括两个且分别为所述峰值功率放大器的第一输出端和所述峰值功率放大器的第二输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳军，宣凯，郭嘉帅，
申请(专利权)人：深圳飞骧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：