專利名稱：多路非對(duì)稱Doherty功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多路非對(duì)稱 Doherty功率放大器。
背景技術(shù)：
射頻功率放大器被廣泛應(yīng)用于各種無線通信發(fā)射設(shè)備中。線性功放在基站中的成本比例約占1/3，如何有效、低成本地解決功放的線性化問題顯得非常重要。由于現(xiàn)代整個(gè)社會(huì)對(duì)節(jié)約資源和環(huán)保的要求，Doherty技術(shù)作為一種高效的功放效率提升技術(shù)，應(yīng)用前景被業(yè)界看好。國(guó)內(nèi)外大部分通信企業(yè)及科研單位都投入了大量的資金和人力進(jìn)行Doherty 技術(shù)的研究。傳統(tǒng)的Doherty功放結(jié)構(gòu)包括對(duì)稱型2路Doherty功放結(jié)構(gòu)、對(duì)稱型2路倒置 Doherty功放結(jié)構(gòu)、非對(duì)稱型2路Doherty功放結(jié)構(gòu)，多路Doherty功放結(jié)構(gòu)。如圖1所示，對(duì)稱型2路Doherty功放結(jié)構(gòu)包括功分器、載波放大器、峰值放大器和3個(gè)1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線，功分器的信號(hào)輸入端用于接入需要放大的信號(hào)，其第一信號(hào)輸出端通過載波放大器連接第一 1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl'，第二信號(hào)輸出端通過第二 1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2'連接峰值放大器的信號(hào)輸入端，所述第一 1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl'和峰值放大器的信號(hào)輸出端均通過第三1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線烈‘連接。在該功放結(jié)構(gòu)中，信號(hào)從功分器的信號(hào)輸入端輸入經(jīng)過載波放大器和峰值放大器放大后，從第三1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z3'處輸出。對(duì)稱型2路倒置Doherty功放結(jié)構(gòu)，如圖2所示，該結(jié)構(gòu)是將上述對(duì)稱型2路Doherty功放結(jié)構(gòu)中的載波放大器和峰值放大器的位置對(duì)換，放大信號(hào)同樣從第三1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z3' 處輸出；非對(duì)稱型2路Doherty功放結(jié)構(gòu)，如圖3所示。關(guān)于多路Doherty功放結(jié)構(gòu)，如圖 4、圖5所示，各級(jí)放大電路通過一功分器將信號(hào)分成相應(yīng)的份數(shù)，每一級(jí)放大通路上均需采用一 1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z'，其電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。上述Doherty結(jié)構(gòu)及目前各通信企業(yè)、各科研單位對(duì)Doherty功率放大器的研究普遍存在的問題主要有1、對(duì)Doherty功率放大器技術(shù)的研究不深入，難以有效的將此類技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)；2、對(duì)多路非對(duì)稱Doherty功率放大電路結(jié)構(gòu)及其使用范圍沒有明確的分析和認(rèn)識(shí)；3、難以確定多路非對(duì)稱Doherty功率放大電路主管與峰值管各種組合方式能充分發(fā)揮性能所需的輸入功率分配比；4、多路非對(duì)稱Doherty功率放大器主管及各級(jí)峰值管偏置電壓，必須按照一定規(guī)律設(shè)置，才能保證多路非對(duì)稱Doherty功率放大器穩(wěn)定工作，并充分發(fā)揮其性能，但是各通信企業(yè)、各科研單位難以找出其規(guī)律；5、多路非對(duì)稱 Doherty功率放大器主管及各級(jí)峰值管阻抗匹配平衡度及輸出阻抗?fàn)恳嗷ビ绊懙年P(guān)系不清楚；6、缺乏檢測(cè)手段及分析評(píng)估方法，不能有效地確定功率管參數(shù)對(duì)Doherty功率放大器性能的影響程度；7、需要基于足夠數(shù)量的功率管樣本的有效測(cè)試才能確定各種不同的 Doherty功率放大器結(jié)構(gòu)對(duì)功率管的具體性能參數(shù)要求范圍；8、對(duì)器件廠家提供的功率管參數(shù)，沒有有效的仿真、測(cè)試等標(biāo)準(zhǔn)化流程方案來檢驗(yàn)廠家提供的參數(shù)，以及器件模型與實(shí)際功率管電參數(shù)的差異；9、功放電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其成本較高，而且穩(wěn)定性不高，兼容性差，集成度低。有鑒于此，有必要提供一種新型的高性能多路非對(duì)稱Doherty功率放大器。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種多路非對(duì)稱Doherty 功率放大器，以解決現(xiàn)有功放電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性不高、兼容性差的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
一種多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，包括至少一第一耦合器、第二耦合器、 載波放大器，至少兩個(gè)峰值放大器，第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線和至少兩個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線；所述峰值放大器包括第一峰值放大器和第二峰值放大器；
所述第一耦合器的第一信號(hào)輸出端與第二峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，所述第二峰值放大器的信號(hào)輸出端通過第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接；所述第一耦合器的第二信號(hào)輸出端與第二耦合器的信號(hào)輸入端連接；
所述第二耦合器的第一信號(hào)輸出端與載波放大器的信號(hào)輸入端連接，載波放大器的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接；所述第二耦合器的第二信號(hào)輸出端與第一峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，第一峰值放大器的信號(hào)輸出端通過一第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，在所述載波放大器的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間、第一峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間，及第二峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間均串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，在所述載波放大器的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間、第一峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間、或者第二峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，所述第一耦合器為n_l個(gè)，峰值放大器為η個(gè)；所述載波放大器和η個(gè)峰值放大器構(gòu)成η+1級(jí)功率放大電路，其中，η為大于 1的正整數(shù)數(shù)。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，第一耦合器的信號(hào)輸入端與下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器的第一信號(hào)輸出端連接，下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器的第二信號(hào)輸出端與下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸出端通過第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，在所述下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，所述載波放大器、第一峰值放大器、第二峰值放大器、下一級(jí)峰值放大器至最后一級(jí)峰值放大器的偏置電壓依次減小。所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其中，所述第一耦合器為5dB耦合器，第二耦合器為3dB正交耦合器。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器包括至少一第一耦合器、第二耦合器、載波放大器，至少兩個(gè)峰值放大器，第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線和至少兩個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線，所述峰值放大器包括第一峰值放大器和第二峰值放大器；本發(fā)明由這些電子元件構(gòu)成三路非對(duì)稱Doherty功率放大器結(jié)構(gòu)，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高、大大減小了功放的體積，降低了功放的成本；同時(shí)，在上一級(jí)峰值管達(dá)到飽和時(shí)，下一級(jí)峰值管才開始工作，實(shí)現(xiàn)了更高的漏極功率，并且有效擴(kuò)展了高效率的輸出功率范圍，使Doherty功率放大器的性能有效發(fā)揮，提高了功放的穩(wěn)定性，而且功放的兼容性好，能與多種線性化器件結(jié)合使用，適用于3G或未來4G等基站的高PAPR (Peak to Average Power Ratio,山條均比)信號(hào)。本發(fā)明在需要增加Doherty功率放大器輸出功率時(shí)，只需在三路非對(duì)稱Doherty 功率放大器的基礎(chǔ)上增加一路或者幾路放大電路，每一級(jí)放大電路只需包含一個(gè)第一耦合器、一個(gè)峰值放大器和一個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線即可，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且穩(wěn)定性高。另外，本發(fā)明提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，在每一級(jí)放大電路中增加有補(bǔ)償微帶傳輸線，大大提高了多路非對(duì)稱Doherty功率放大器整體性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)稱型2路Doherty功率放大器的原理圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)稱型2路倒置Doherty功率放大器的原理圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)非對(duì)稱型2路Doherty功率放大器的原理圖。圖4為現(xiàn)有技術(shù)一種多路Doherty功率放大器的原理圖。圖5為現(xiàn)有技術(shù)另一種多路Doherty功率放大器的原理圖。圖6為本發(fā)明提供的三路非對(duì)稱Doherty功率放大器不帶補(bǔ)償線的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖7為本發(fā)明提供的三路非對(duì)稱Doherty功率放大器帶補(bǔ)償線的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖8為本發(fā)明提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器不帶補(bǔ)償線的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖9為本發(fā)明提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器帶補(bǔ)償線的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖10為本發(fā)明第一應(yīng)用實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖11為本發(fā)明第二應(yīng)用實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖12為本發(fā)明第三應(yīng)用實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。Doherty功率放大器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、電路穩(wěn)定，可方便的與各種線性化技術(shù)結(jié)合使用，但是，多路非對(duì)稱Doherty功率放大器內(nèi)部電路的要求比較嚴(yán)格，具體包括幾下幾種因素
1、新型Doherty功率放大器比傳統(tǒng)Doherty功率放大器在效率和功率方面具有極大優(yōu)勢(shì)，但因其電路結(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)主峰值管電路的阻抗匹配平衡度要求極高，主峰值管阻抗匹配平衡度偏差會(huì)使功率管的性能不能完全發(fā)揮，引起功放整體功率和效率性能惡化，甚至導(dǎo)致功率管自激失效。2、對(duì)主峰值管和各峰值管的閾值開啟電壓門限值有極為嚴(yán)格的要求如果主峰值管和各峰值管閾值開啟電壓門限值偏差稍大，會(huì)使得主峰值管或前級(jí)峰值管功率載荷過大，極易引起電路阻抗失配，功率管過載，導(dǎo)致功率管失效。如果主峰值管和各峰值管閾值開啟電壓門限值差距太小，會(huì)使得主管或前級(jí)峰值管性能得不到充分發(fā)揮，整體功率和效率性能下降。3、多路非對(duì)稱Doherty功率放大器主副功率管的選擇具有靈活的組合運(yùn)用方式， 例如主峰值管型號(hào)相同、主峰值管與峰值管型號(hào)不同但峰值管型號(hào)相同，主峰值管型號(hào)不同、并且峰值管也型號(hào)不同等，不同的組合方式對(duì)功率管的功率增益和閾值開啟電壓門限值有不同的需求，只有功率管性能與電路結(jié)構(gòu)匹配時(shí)，才能較好的實(shí)現(xiàn)多路非對(duì)稱Doherty 功率放大器的性能。4、多路非對(duì)稱Doherty功率放大器主峰值管和各峰值管的輸入功率分配比影響功放的整體性能，各功率管的輸入功率分配比不能過大也不能過小，需根據(jù)實(shí)際電路結(jié)構(gòu)及功率管型號(hào)確定合適的輸入功率分配比。以上幾個(gè)因素是決定多路非對(duì)稱Doherty功率放大器整體性能的關(guān)鍵點(diǎn)，它們相輔相成，缺一不可。本發(fā)明基于上述幾個(gè)因素提供一種多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，請(qǐng)參閱圖1， 所述多路非對(duì)稱Doherty功率放大器包括至少一個(gè)第一耦合器P1、第二耦合器P2、載波放大器T，至少兩個(gè)峰值放大器，第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl和至少兩個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2 ；所述峰值放大器包括第一峰值放大器Tl和第二峰值放大器T2。其中，所述第一耦合器Pl的第一信號(hào)輸出端與第二峰值放大器T2的信號(hào)輸入端連接，所述第二峰值放大器T2的信號(hào)輸出端通過第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線 Z2與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl連接；所述第一耦合器Pl的第二信號(hào)輸出端與第二耦合器P2的信號(hào)輸入端連接。所述第二耦合器P2的第一信號(hào)輸出端與載波放大器T的信號(hào)輸入端連接，載波放大器T的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl連接；所述第二耦合器 P2的第二信號(hào)輸出端與第一峰值放大器Tl的信號(hào)輸入端連接，第一峰值放大器Tl的信號(hào)輸出端通過第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl連接。所述第二耦合器P2的另一信號(hào)輸入端接地，第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl還通過50 Ω的負(fù)載接地。
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上述多路非對(duì)稱Doherty功率放大器為三路非對(duì)稱Doherty功率放大器，如圖1 所示，多路非對(duì)稱Doherty功率放大器由載波放大器T組成第一級(jí)放大電路，由第一峰值放大器Tl和一個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2組成第二級(jí)功率放大電路，由第二峰值放大器T2和一個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2組成第三級(jí)功率放大電路。在使用時(shí)，信號(hào)從第一耦合器Pl的第一信號(hào)輸入端輸入，從第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線輸出。當(dāng)載波放大器T達(dá)到飽和輸出功率點(diǎn)時(shí)，第一峰值放大器Tl開始工作，當(dāng)?shù)谝环逯捣糯笃鱐l達(dá)到飽和輸出功率點(diǎn)時(shí)，第二峰值放大器T2開始工作。本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一耦合器Pl為5dB耦合器，此類耦合器的兩路輸出只有功率比不同，沒有相位變化。第二耦合器P2為3dB正交耦合器，其直通端具有-90°相位延遲，正好補(bǔ)償了峰值放大器輸出端四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線的相位延遲，從而不需要額外增加相位補(bǔ)償微帶傳輸線(即與現(xiàn)有技術(shù)相比，在載波放大器T的這一級(jí)功放電路中，省去了一個(gè)四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線)，提高了電路集成度。在具體實(shí)施時(shí)，所述第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl為觀.9Ω的阻抗變換微帶傳輸線，第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2為50 Ω的阻抗變換微帶傳輸線。所述載波放大器Τ、第一峰值放大器Tl和第二峰值放大器Τ2的偏置電壓逐漸減小，使載波放大器T達(dá)到飽和輸出功率點(diǎn)時(shí)，第一峰值放大器Tl開始工作，當(dāng)?shù)谝环逯捣糯笃鱐l 達(dá)到飽和輸出功率點(diǎn)時(shí)，第二峰值放大器Τ2開始工作，使載波放大器T工作于AB類，第一峰值放大器Tl與第二峰值放大器Τ2工作于C類。本發(fā)明實(shí)施例中，各功率管的偏置電壓以載波放大器T及峰值放大器的器件型號(hào)及各自工作模式為標(biāo)準(zhǔn)，載波放大器T偏置電壓最大，使載波放大器T最先開始工作并隨著輸入信號(hào)的增加逐漸提高輸出功率，在此過程中峰值放大器的偏置電壓為保證所有峰值放大器不工作的電壓。此處也可以理解為在載波放大器T達(dá)到飽和輸出功率點(diǎn)時(shí)，第一峰值放大器Tl 的偏置電壓的大小應(yīng)使第一峰值放大器Tl開啟，并隨著輸入信號(hào)的增加逐漸提高輸出功率，在此過程中第二峰值放大器Τ2的偏置電壓保證第二峰值放大器Τ2不工作，當(dāng)?shù)谝环逯捣糯笃鱐l也達(dá)到飽和輸出功率點(diǎn)時(shí)，第二峰值放大器Τ2的偏置電壓的大小使第二峰值放大器Τ2開啟并隨著輸入信號(hào)的增加逐漸提高輸出功率，最終載波放大器Τ、第一峰值放大器Tl和第二峰值放大器Τ2都達(dá)到飽和功率輸出時(shí)，使整個(gè)3路非對(duì)稱Doherty功率放大器達(dá)到最飽和的功率輸出。本發(fā)明實(shí)施例中，載波放大器T偏置電壓為2. 5 — 3. 5V (具體以選用的載波放大器T型號(hào)為準(zhǔn))，第一峰值放大器Tl的偏置電壓比載波放大器T的偏置電壓減少1 一 1. 5V, 第二峰值放大器Τ2的偏置電壓比第一峰值放大器Tl的偏置電壓減少0. 5 - IV。為了提高3路非對(duì)稱Doherty功率放大器的整體性能，在所述載波放大器T的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間、第一峰值放大器Tl的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Ζ2 (即與第一峰值放大器Tl信號(hào)輸出端連接的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Ζ2)之間，及第二峰值放大器Τ2的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Ζ2之間均串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線Ζ3。本實(shí)施例中，所述補(bǔ)償微帶傳輸線Ζ3可采用阻值為50 Ω的微帶傳輸線。本發(fā)明三路非對(duì)稱Doherty功率放大器加補(bǔ)償線的工作原理為當(dāng)小信號(hào)輸入時(shí)載波放大器T工作，此時(shí)峰值放大器都未工作，并且因?yàn)榉逯捣糯笃鬏敵龆说乃姆种徊ㄩL(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線及補(bǔ)償微帶傳輸線Z3的作用，使峰值放大器相對(duì)載波放大器T呈現(xiàn)高阻抗。當(dāng)輸入功率增大至載波放大器T飽和時(shí)，第一峰值放大器Tl開始工作，第二峰值放大器T2未工作，并且因?yàn)榈诙逯捣糯笃鱐2的輸出端四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線及補(bǔ)償微帶傳輸線Z3的作用相對(duì)載波放大器T和第一峰值放大器Tl呈現(xiàn)高阻抗。當(dāng)然在其它實(shí)施例中，所述補(bǔ)償微帶傳輸線Z3的數(shù)量、在電路中的位置和阻值還可以根據(jù)具體的電路進(jìn)行設(shè)置，譬如，可在任意一級(jí)功放電路上增加一個(gè)補(bǔ)償微帶傳輸線， 即在所述載波放大器T的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl之間，或者第一峰值放大器Tl的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線 Z2之間或者第二峰值放大器T2的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Z2之間串聯(lián)補(bǔ)償微帶傳輸線Z3。換句話說，本發(fā)明即可在每一條支路上串接一個(gè)補(bǔ)償微帶傳輸線Z3(如圖7所示)， 也可以根據(jù)實(shí)際需要，在一條或者兩條支路上串接一個(gè)補(bǔ)償微帶傳輸線^3，也可以在每一條支路上都不串聯(lián)補(bǔ)償微帶傳輸線Z3 (如圖6所示)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，請(qǐng)參閱圖8，在該多路非對(duì)稱Doherty功率放大器中，所述第一耦合器Pl為n_l個(gè)，且均為5dB 耦合器，峰值放大器為η個(gè)(即第一峰值放大器Tl、第二峰值放大器Τ2、…、第m峰值放大器Tm、…、第η峰值放大器Τη)，所述載波放大器T和η個(gè)峰值放大器構(gòu)成η+1級(jí)功率放大電路，η為大于1的正整數(shù)數(shù)。在多路非對(duì)稱Doherty功率放大器中增加一路放大電路時(shí)，第一耦合器Pl的信號(hào)輸入端與下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器Pl的第一信號(hào)輸出端連接，下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器Pi的第二信號(hào)輸出端與下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸出端通過第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Ζ2與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Zl連接，此時(shí)，信號(hào)則從下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器Pl的信號(hào)輸入端輸入，如圖8所示的電路結(jié)構(gòu)。譬如，當(dāng)多路非對(duì)稱Doherty功率放大器為四路非對(duì)稱Doherty功率放大器時(shí)，上述的下一級(jí)功率放大電路為第四級(jí)功率放大電路，下一級(jí)峰值放大器為第三峰值放大器。 當(dāng)多路非對(duì)稱Doherty功率放大器為五路非對(duì)稱Doherty功率放大器時(shí)，第三級(jí)功放電路的下一級(jí)功率放大電路為第四級(jí)功率放大電路，第四級(jí)功率放大電路的下一級(jí)功率放大電路為第五級(jí)功率放大電路。第二峰值放大器Τ2的下一級(jí)峰值放大器為第三峰值放大器，第三峰值放大器的下一級(jí)峰值放大器為第四峰值放大器，依此類推。進(jìn)一步地，為了提高多路非對(duì)稱Doherty功率放大器的整體性能，在所述下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線Ζ2之間串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線73，如圖9所示。并且，所述載波放大器Τ、第一峰值放大器Tl、第二峰值放大器Τ2、下一級(jí)峰值放大器(即第三峰值放大器、第四峰值放大器、…第m峰值放大器、…)至最后一級(jí)峰值放大器(即第η峰值放大器)的偏置電壓依次減小。本發(fā)明實(shí)施例提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其工作原理與上述3路非對(duì)稱Doherty功率放大器的工作原理相似，其電路結(jié)構(gòu)包括一個(gè)載波放大器Τ，兩個(gè)或者兩個(gè)以上的峰值放大器，每一級(jí)峰值放大器在前一級(jí)峰值放大器飽和后開始工作。
并且，多路非對(duì)稱Doherty功率放大器的電路可以有多種組合方式，如主管(即載波放大器T)與峰值管(即峰值放大器)同型號(hào)組合、主管與峰值管不同型號(hào)但峰值管同型號(hào)組合、主管與峰值管不同型號(hào)，并且峰值管也不同型號(hào)組合。本發(fā)明實(shí)施例提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其主管與峰值管型號(hào)的選擇可以按一定規(guī)則選擇，當(dāng)主管與峰值管型號(hào)相同時(shí)，選用同一型號(hào)功率管；當(dāng)主管與峰值管型號(hào)不同但峰值管型號(hào)相同時(shí)，主管選型標(biāo)稱功率應(yīng)比峰值管的標(biāo)稱功率??；當(dāng)主管與峰值管型號(hào)不同并且峰值管也型號(hào)不同時(shí)，第一峰值管選型標(biāo)稱功率比第二峰值管的標(biāo)稱功率小，第二峰值管選型標(biāo)稱功率比第三峰值管的標(biāo)稱功率小，依此類推。本發(fā)明提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器可與多種線性化技術(shù)結(jié)合使用，本發(fā)明的第二應(yīng)用實(shí)施例，如圖10所示，其為前饋線性化多路非對(duì)稱Doherty功率放大器應(yīng)用，多路非對(duì)稱Doherty功率放大器可安裝在主放大器模塊中，信號(hào)從小信號(hào)放大器模塊處輸入，依次經(jīng)過主放大器模塊放大、經(jīng)帶通濾波器濾波處理后從信號(hào)抵消模塊處輸出，由天線向外發(fā)射。本發(fā)明的第二應(yīng)用實(shí)施例，如圖11所示，其為射頻預(yù)失真多路非對(duì)稱Doherty功率放大器的應(yīng)用，多路非對(duì)稱Doherty功率放大器串接在合路器和輸出取樣耦合器之間， 其放大信號(hào)依次經(jīng)過輸出取樣耦合器、濾波器，由天線向外發(fā)射。本發(fā)明的第三應(yīng)用實(shí)施例，如圖12所示，其為數(shù)字預(yù)失真多路非對(duì)稱Doherty功率放大器的應(yīng)用，多路非對(duì)稱Doherty功率放大器串接在RF調(diào)制器和輸出取樣耦合器之間，其放大信號(hào)依次經(jīng)過輸出取樣耦合器、濾波器，由天線向外發(fā)射。綜上所述，本發(fā)明提供的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、 效率高、電路穩(wěn)定、對(duì)系統(tǒng)線性度影響較小、集成度高等優(yōu)點(diǎn)、并且由于其有良好的兼容性， 可方便的與各種線性化技術(shù)結(jié)合使用，適合于推廣運(yùn)用?？梢岳斫獾氖?，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
1.一種多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，包括至少一第一耦合器、第二耦合器、載波放大器，至少兩個(gè)峰值放大器，第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線和至少兩個(gè)第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線；所述峰值放大器包括第一峰值放大器和第二峰值放大器；所述第一耦合器的第一信號(hào)輸出端與第二峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，所述第二峰值放大器的信號(hào)輸出端通過第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接；所述第一耦合器的第二信號(hào)輸出端與第二耦合器的信號(hào)輸入端連接；所述第二耦合器的第一信號(hào)輸出端與載波放大器的信號(hào)輸入端連接，載波放大器的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接；所述第二耦合器的第二信號(hào)輸出端與第一峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，第一峰值放大器的信號(hào)輸出端通過一第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，在所述載波放大器的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間、第一峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間，及第二峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間均串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，在所述載波放大器的信號(hào)輸出端與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間、第一峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間或者第二峰值放大器的信號(hào)輸出端和該去路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，所述第一耦合器為n-1個(gè)，峰值放大器為η個(gè)；所述載波放大器和η個(gè)峰值放大器構(gòu)成η+1級(jí)功率放大電路，其中，η為大于1的正整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，第一耦合器的信號(hào)輸入端與下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器的第一信號(hào)輸出端連接，下一級(jí)功率放大電路的第一耦合器的第二信號(hào)輸出端與下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸入端連接，下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸出端通過一第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，在所述下一級(jí)峰值放大器的信號(hào)輸出端和該支路上的第二四分之一波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線之間串聯(lián)有補(bǔ)償微帶傳輸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，所述載波放大器、第一峰值放大器、第二峰值放大器、下一級(jí)峰值放大器至最后一級(jí)峰值放大器的偏置電壓依次減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路非對(duì)稱Doherty功率放大器，其特征在于，所述第一耦合器為5dB耦合器，第二耦合器為3dB正交耦合器。
全文摘要
本發(fā)明公開了多路非對(duì)稱Doherty功率放大器包括第一耦合器、第二耦合器、載波放大器、第一1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線、第二1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線、第一峰值放大器和第二峰值放大器；第一耦合器的第一輸出端依次通過第二峰值放大器、第二1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接；第一耦合器的第二輸出端通過第二耦合器分別與載波放大器和第一峰值放大器的輸入端連接，載波放大器的輸出端與第一1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接；第一峰值放大器的輸出端通過第二1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線與第一1/4波長(zhǎng)阻抗變換微帶傳輸線連接。本發(fā)明具有集成度高、成本低、效率高、電路穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03F1/07GK102355198SQ20111021817
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者何業(yè)軍, 李健鋒, 章穎 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)