[发明专利]一种数字Doherty功率放大器

说明书

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，尤其涉及一种数字Doherty功率放大器。 

背景技术

在射频功放的设计中，高效率功放的实现一直是设计难点之一。主要的几种功放高效率技术分别是：多赫尔蒂(Doherty)技术、包络跟踪技术、包络消除再生技术及自适应偏置技术。目前，Doherty技术已经应用于大批量生产。 

典型的Doherty功放由一个主功放和一个辅助功放在输入端和输出端之间并联组成。主功放通常工作在AB类，辅助功放则工作在C类。在整个输入信号的功率范围内主功放一直工作，而辅助功放只有在输入信号的峰值功率达到设定值时才工作。主功与输出端之间有四分之一波长的微带线(特性阻抗为Ropt)，以起到阻抗变换的作用，辅助功放与输入端之间也有四分之一波长的微带线，用于使经过辅助功放支路的信号相位滞后90°，从而与主功放的输出同相。 

Doherty功放的原理是建立在负载牵引的基础上，在不同的信号功率下，利用辅助功放的通断状态，牵引主功放输出阻抗的变化(2Ropt Ropt)，从而使得Doherty功放保持在高效率状态。也就是说，当输入小信号时，由于辅助功放工作在C类，因此处于截止状态，而主功放工作在AB类，此时主功放的输出等效负载为2Ropt，输入信号经过它放大，由于只有一路在工作，因此效率会很高。随着输入功率增大，主功放逐渐达到饱和状态，而辅助功放逐渐开通，来自辅助功放的电流会降低主功放输出端的等效阻抗负载(2Ropt→Ropt)，这种负载牵引效应使得主功放向负载输送的电流更多，从而使之继续维持在饱 和状态，这种情况下的输出功放效率随着输入功率的增大而提高直至辅助功放也达到饱和状态，整个Doherty功放系统都会处于高效率状态。 

但是传统的模拟Doherty功放效率已不能满足实际的需求，且现有Doherty功放效率的提高受限于射频信号的峰均比，即如果射频信号的峰均比过大，则Doherty功放需要回退更多的功率以保证射频功率的线性，这又会导致功率效率的降低。而且一般的单级Doherty功放的功放增益偏低，往往对推动放大器提出了更高的要求。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种数字Doherty功率放大器，旨在解决现有的Doherty功放的效率无法满足实际需求，及在射频信号的峰均比过大时不能兼顾功放的线性及效率的问题。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种数字Doherty功率放大器，由1路主功放链路与(N-1)路峰值功放链路并联构成； 

每条功放链路均包含有1个末级放大器，主功放链路中的末级放大器的工作状态在所有末级放大器中最高； 

在主功放链路与前(N-2)路峰值功放链路中，每条功放链路的输入端和输出端各级联有1个定向耦合器，第(N-1)路峰值功放链路与第(N-2)路峰值功放链路输入端和输出端的定向耦合器级联，所述输入端的定向耦合器用于将输入功率分配给所在功放链路及下一路峰值功放链路输入端的定向耦合器或第(N-1)路峰值功放链路； 

所述输出端的定向耦合器用于将下一路峰值功放链路输出端的定向耦合器或第(N-1)路峰值功放链路与所在功放链路输出的功率合成后输出至上一路功放链路输出端的定向耦合器或直接输出，及结合反射负载进行阻抗变换； 

所述N为大于或等于2的自然数。 

每条功放链路中的末级放大器与输入端之间还串联有1个或多个推动放大器，用于为所述末级放大器提供线性放大的驱动信号。 

所有功放，包括末级放大器和推动放大器的工作状态互不相同，且主功放链路中的功放的工作状态要比峰值功放链路中的功放的工作状态高，第n路峰值功放链路中的功放的工作状态要比第(n+1)路峰值功放链路中的功放的工作状态高，其中，1≤n≤N-2，在任一功放链路中，前级功放的工作状态要比后级功放的工作状态高。 

所述主功放链路中的末级放大器工作在AB类，各峰值功放链路中的末级放大器处于C类或者C类以下的工作状态，并按序依次降低。 

还包括包络检波器、FPGA、N个D/A转换器以及N个压控衰减器，所述N个压控衰减器分别串联在各功放链路中功率放大器之前， 

所述包络检波器用于实时地监测输入信号的包络变化并输出包络检波电压； 

所述FPGA用于根据包络检波器输出的包络检波电压的变化，输出控制所述N个压控衰减器增大或减小衰减值的数字控制信号；