[发明专利]一种Doherty功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种采用新型峰值放大器输出匹配网络的Doherty功率放大器。

背景技术

随着科技的发展，现代无线通信系统朝着更高的带宽、更快的速率以及更高的效率方向发展，第四代通信系统(4G)的普及和通信信息量的不断增大，对无线通信系统提出了高要求。现代通信系统中的调制信号具有更高峰均比，因此要求功率放大器工作在较高的功率回退点，以保证信号的线性度，但是会使功率放大器的效率明显降低。

为了适应调制信号的高峰均比，在功率放大器的设计中要求功率放大器在大功率回退时仍保持较高的效率，Doherty功率放大器能够在功率回退时有较高的效率，既保证了通讯信号的线性度，又能保持较高的工作效率。传统的Doherty功率放大器中载波放大器偏置在AB类，峰值放大器偏置在C类，在小信号时，峰值放大器不工作，通过调整峰值补偿线使输出端呈开路状态，减小载波放大器的功率泄漏，载波放大器通过输出端通过λ/4阻抗变换线呈最优阻抗的两倍，提前达到高效率的饱和状态。基于有源负载调制原理，当峰值放大器开始导通，载波放大器负载阻抗开始减小，输出功率进一步增大，两者输出电流相同时，载波放大器和峰值放大器同时达到饱和，输出功率达到最大值，使Doherty功率放大器在饱和功率及功率回退的范围内保持较高的效率。

通过研究发现，传统的Doherty功率放大器中，峰值放大器通过峰值补偿线使输出阻抗在工作带宽内保持高阻抗，然而峰值补偿线越长，会使带宽内的输出阻抗分布越分散，而且偏离中心频率愈远，阻抗的变化愈剧烈，会造成载波放大器的功率泄漏，影响到Doherty功率放大器回退时的功率和效率。因此，如何减小峰值补偿线的长度，进而增大工作带宽并提高Doherty功率放大器的功率和效率，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Doherty功率放大器，即峰值放大器输出匹配网络的设计方法，以有效减小峰值补偿线的长度，使峰值放大器在小信号时的输出端呈开路状态，减少载波放大器输出的功率泄漏，提高Doherty功率放大器的输出功率和回退效率。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种Doherty功率放大器，包括功率分配器(1)、载波放大电路(2)、峰值放大电路(8)和合路器(13)；其特征在于：所述功率分配器(1)输出端分别与载波放大电路(2)和峰值放大电路(8)输入端连接；所述载波放大电路(2)由载波相位补偿线(3)、载波IMN(输入匹配网络)(4)、载波放大器(5)、载波OMN(输出匹配网络)(6)和载波补偿线(7)依次串联连接组成；所述峰值放大电路(8)由峰值相位补偿线(9)、峰值IMN(输入匹配网络)(10)、峰值放大器(11)和峰值OMN(输出匹配网络)(12)依次串联连接组成；所述合路器(13)包括特性阻抗为35欧姆λ/4阻抗变换线(14)，连接到所述载波放大电路(2)和所述峰值放大电路(8)的信号输出端，其中，λ是Doherty功率放大器工作频率对应的波长。

所述功率分配器(1)将信号平均输出至载波放大电路(2)和峰值放大电路(8)。

所述峰值放大电路(8)直接与合路器(13)中的35欧姆λ/4阻抗变换线(14)连接。

所述载波放大电路(2)通过载波补偿线(7)与合路器(13)中的35欧姆λ/4阻抗变换线(14)连接。

本发明具有有益效果。与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明能减小载波放大器输出端的功率泄漏，提高输出功率和效率。传统的Doherty功率放大器中，峰值放大器输出端通过峰值补偿线与合路器连接，峰值补偿线的加入，增大了匹配网络的长度，带宽内的阻抗分布比较分散，越偏离中心频率，阻抗变化越剧烈，易造成载波放大器功率泄漏。本发明在保证省略峰值补偿线的同时，峰值放大器输出端呈高阻抗，有效地防止载波放大器功率泄漏，提高了放大器的输出功率和效率。

(2)本发明增大了工作带宽。传统的Doherty功率放大器能够很好提高功率回退的效率，但是被限制在窄带宽内(一般小于10％的相对带宽)，不适于宽带宽的应用场合。本发明通过新型的峰值放大器输出匹配网络，在整个带宽范围内输出阻抗呈高阻抗，减少小信号时峰值放大器对载波放大器输出功率的影响，增大了放大器的带宽。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的增益、输出功率与输入功率的关系图。