[发明专利]一种基于空间耦合的有源负载调制发射机

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术的射频发射机领域。特别涉及一种基于空间耦合的有源负载调制发射机，具体说是利用天线阵列间耦合进行有源负载调制技术来提升阵列发射机的效率。

技术背景

在无线通信系统中，发射机的效率是评价发射机性能的重要指标。而在所有用于提高发射机线性度的技术中，Doherty功率放大器技术是当前最受关注，也是使用最多的一种技术。Doherty功放也是一种高效功放，能够在功率回退一定范围内保持高效率，提高小功率区工作效率，线性度也比较好。Doherty功放最早是由W.H.Doherty在1936年提出来的，包含一主一从两个功放单元，分别偏置在AB类和C类模式，二者分段导通，利用有源负载牵引实现效率的提高。F.H.Raab对Doherty功放的效率进行了分析讨论。近年来，韩国的Bumman Kim课题组在Doherty功放方向做了很多有价值的工作，总结了Doherty功放的设计方法，并提出了一些改进方法。其他一些优化和改进的Doherty功放也被设计出来，包括对主从功放的偏置电压进行优化；对连接主从功放的四分之一波长阻抗变换线进行优化，提出了多级Doherty功放的设计方法。甚至在毫米波频段，片上集成的Doherty功率放大器也被设计出来以提高发射机效率。

在传统的Doherty发射机结构当中，最核心的微波元件是连接主功放和辅功放的四分之一波长阻抗变换线，而该阻抗变换器正好成为Doherty功放宽带化和小型化的技术壁垒，尤其是在毫米波等高频段的应用当中。在已有的研究和发明当中，研究者采用降低阻抗变换比、利用集成阻抗变换器代替分布式阻抗变换器等手段来展宽带宽。这些方法虽然提高了功放带宽，但是也给功放设计带来了其它的挑战，诸如工作电压升高，输出合成网络损耗增加等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提出了一种基于空间耦合的有源负载调制发射机，其特征在于，所述基于空间耦合的有源负载调制发射机是一种利用发射机自身天线单元间耦合完成有源负载调制功能的发射机结构，在功率分配器分别连接主路功放、辅路功放及相应的发射天线，组成两单元辐射天线阵列；为了实现有源负载调制特性，其中主路功放偏置在AB类状态，而辅路功放偏置在C类状态，并在功率分配器与辅路功放之间连接移相器；两单元辐射天线相互靠近，从而获得辐射天线单元间足够的电磁耦合，达到负载调制的目的；同时省去了传统Doherty功放结构中的四分之一波长阻抗变换元件，简化了发射机结构，提升了系统的效率和带宽。

所述两单元辐射天线阵列的天线输入端口的阻抗矩阵[Z]表达式如下：

V1V2=Z11Z12Z21Z22I1I2---(1)]]>