[发明专利]一种基于双状态匹配的Doherty功率放大器及双状态匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于双状态匹配的Doherty功率放大器及双状态匹配方法。

背景技术

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回退时仍保持较高的效率，在各种提高功率放大器效率的技术中，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。Doherty功率放大器因结构简单，性能卓越且成本较低而成为当今无线通信所采用功率放大器的主流形式，并得到广泛应用。因此，在当前技术上进一步减小Doherty功放的尺寸，减少损耗，节约生产成本具有重要意义。

传统的Doherty功率放大器的结构框图如图1所示，长度为λ/4的35Ω阻抗变换线的作用是把标准负载阻抗50Ω变换为25Ω，长度为λ/4的50Ω阻抗变换线的作用是保证在低功率状态下，载波放大器的负载阻抗为100Ω。由于实际的晶体管漏极处存在漏极电容和引线电感等寄生参数，只通过理想Doherty功率放大器中的λ/4阻抗变换线无法使载波放大器达到预期的负载调制效果。在载波放大器与λ/4阻抗变换线之间增加一段补偿线，通过调整补偿线的长度，可对晶体管漏极寄生参数进行补偿，以达到预期的负载调制。由于峰值放大器未开启时的输出阻抗通常比较小，与载波放大器合路后，可能会引起载波放大器负载阻抗的变化以及引起功率泄漏，降低Doherty放大器的性能。在峰值放大器与合路端之间也增加一段补偿线，通过调整补偿线的长度，可以保证峰值放大器未开启时呈现开路状态，减小功率泄漏。

然而，发明人在研究中发现，传统Doherty功率放大器中的补偿线和λ/4阻抗变换线增大了电路尺寸，增加了损耗，降低了效率。另外，载波放大器中的补偿线和λ/4阻抗变换线会使宽带内的输出阻抗分布不一致，且偏离中心频率越远，阻抗变化越剧烈，同理，对于峰值放大器亦是如此，不利于拓宽Doherty功率放大器的带宽。因此，取消补偿线和λ/4波长阻抗变换线对于Doherty功率放大器设计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基于双状态匹配的Doherty功率放大器及双状态匹配方法，以减小Doherty功率放大器的尺寸，降低损耗和生产成本，提高效率。

为了解决以上技术问题，本发明通过设计满足Doherty功率放大器回退和饱和时阻抗匹配要求的双状态匹配网络，省略了传统Doherty功率放大器输出端的补偿线以及λ/4波长阻抗变换线，从而减小Doherty功率放大器的尺寸，提高了效率，具体方案如下：

一种基于双状态匹配的Doherty功率放大器，包括功率分配器(10)、载波放大电路(20)、峰值放大电路(30)和合路负载(40)；其特征在于：所述功率分配器(10)两个输出端分别与载波放大电路(20)和峰值放大电路(30)的输入端连接，所述载波放大电路(20)和峰值放大电路(30)的信号输出端直接与合路负载(40)相连；所述载波放大电路(20)由载波相位补偿线(201)、载波输入匹配网络(202)、载波功放管(203)、载波输出双状态匹配网络(204)依次串联连接组成；所述峰值放大电路(30)由峰值相位补偿线(301)、峰值输入匹配网络(302)、峰值功放管(303)和峰值输出双状态匹配网络(304)依次串联连接组成。

所述功率分配器(10)将能量等分或不等分地分配给载波放大电路(20)和峰值放大电路(30)。

所述功率分配器(10)与载波输入匹配网络(202)和峰值输入匹配网络(302)之间设有载波相位补偿线(201)和峰值相位补偿线(301)，分别调节上路和下路信号相位差。

所述载波输出双状态匹配网络(204)和峰值输出双状态匹配网络(304)由双状态匹配方法设计，可满足Doherty功率放大器在回退和饱和两种状态下的匹配，从而无需使用传统Doherty功率放大器中的补偿线和λ/4阻抗变换线。

所述载波放大电路(20)的载波输出双状态匹配网络(204)直接与合路负载(40)连接。

所述峰值放大电路(30)的峰值输出双状态匹配网络(304)直接与合路负载(40)连接。

一种基于双状态匹配的Doherty功率放大器的双状态匹配方法，其特征在于所述双状态匹配方法包括以下步骤：