[发明专利]一种频率比1.25至2.85的双频带Doherty功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种工作频率比值在1.25到2.85之间的双频带Doherty功率放大器，属通讯电子器件技术领域。

背景技术

1936年，贝尔实验室的WH.Doherty提出了Doherty架构的高效率功率放大器，其最初使用真空管，为提高传统振幅调制的平均效率而设计。经过多年的发展，特别是近些年将Doherty功率放大器引入微波领域后，Doherty功放进入了飞速发展的阶段。

传统的Doherty功放结构框图如图1所示，Doherty功率放大器（DPA）由主放大器（Carrier amplifier）和辅助放大器（Peak amplifier）构成。主放大器工作于AB类或者B类工作状态，辅助功率放大器工作于C类状态。功分器将输入的射频信号分成两路分别送入主放大器和辅助放大器，输入信号较小时，辅助放大器并未进入工作状态，输出功率由主放大器提供。当输入信号的功率到达某一临界点时，辅助放大器刚好进入工作状态，且主放大器此时也接近饱和状态。若再继续增加输入功率，则辅助功率放大器进入稳定的工作状态，整个Doherty放大器进入高输出功率状态。主功放后面的λ/4传输线起到阻抗变换的作用，目的是在辅助功放工作时，起到减小主功放等效负载阻抗的作用，其原理为有源负载牵引，即当辅助放大器工作时，随着其电流的增大，主功放的等效负载减小，其电流继续增大，使得输出功率与效率维持在较高的水平。

双频带Doherty功放能工作在两个频段，工作频率比值在1.25到2.85之间，能够很好地满足设备多频段的通信需要，减小设备的体积。双频Doherty功放实现的难点在于如何将传统Doherty功放中的单频率模块替换为双频模块。本发明针对此问题，提供一种双频带Doherty功放的具体实施方式。

发明内容

本发明的目的是，根据双频Doherty功放实现的难点在于如何将传统Doherty功放中的单频率模块替换为双频模块的问题，本发明公开一种工作频率比值在1.25到2.85之间的双频带Doherty功率放大器。

实现本发明的技术方案是，本发明双频带Doherty功率放大器由主功放100、辅助功放200、双频带耦合器300和功率合成400所组成。

主功放100包含有双频输入匹配101、栅极偏置102、Carrier功放103、漏极偏置104、双频输出匹配105和双频相位补偿106；

辅助功放200包含有双频输入匹配201、栅极偏置202、Peak功放203、漏极偏置204、双频输出匹配205和双频相位补偿206。

双频带耦合器300，将输入的射频信号分成幅度相同，相位相差90⁰的两路信号，其设计基于具有90⁰电长度特性的双频T型微带线基本单元，在分别设计好等效特性阻抗为50Ω与35.4Ω的T型微带线后，根据传统的3dB微带分支线耦合器设计方法即可设计所需的双频带耦合器。实际的PCB电路中，微带所能实现的特性阻抗大约为20Ω到120Ω，用双频T型微带单元设计的双频耦合器，其能实现的频率比值大致为1.25到2.85，双频频率比值范围较宽。

功率合成400，包含有：双频带阻抗逆置器401，双频带阻抗变换器402。双频带阻抗逆置器及双频带阻抗变换器分别选用等效特性阻抗为50Ω与35.4Ω的90⁰双频T型微带实现。

所述双频带耦合器（300）的端口Port1连接射频输入信号，无相移的输出端口Port2连接到主功放的输入端，90⁰相移端口Port3连接到辅助功放的输入端；主功放（100）的输出端连接到双频带阻抗逆置器（401）的输入端，辅助功放（200）的输出端连接到双频带阻抗变换器（402）的输入端。