[发明专利]一种新型数字双输入三路Doherty功率放大装置

说明书

技术领域

本发明属于功率放大器设计领域，具体涉及一种新型数字双输入三路Doherty功率放大装置。

背景技术

对于日益增长的通信带宽与通信速度的需求，无线通信系统中通常采取复杂的调制技术来提高频谱利用率，由于采用了含有幅度调制的高阶调制模式，无线通信信号通常具有较高的峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。这一特征要求功率放大器必须工作在一定的输出功率回退区域内，而传统的功率放大器工作在输出功率回退区时其线性往往较好但是其漏级效率很低，为了解决这一问题，许多例如异相技术Outphasing)、包络跟踪技术(Envelope Tracking,ET)以及Doherty技术被广泛的应用到功率放大器的设计当中。

传统Doherty功率放大器由一个载波功放和一个峰值功放组成，并且由于其较高的输出功率回退效率以及较低的复杂度使得Dohery功率放大器被广泛的应用在当今的无线通信系统中。但是由于四分之一波长线(阻抗补偿线)以及相位补偿线的使用，使得传统的Doherty功率放大器不具备良好的宽带特性，然而随着无线通信技术的发展，发射机中的功率放大器通常需要工作在一个较宽的频带内，因此通过一定的技术手段扩展Doherty功率放大器的工作带宽具有很高的价值。并且传统Doherty功率放大器只能在输出功率回退6dB的动态范围内保持较高的效率，然而如今的无线通信调制技术所产生的信号具有的PAPR远远超过6dB，在即将到来的5G通信技术其调制信号所具有的PAPR甚至会超过12dB。因此提高Doherty功率放大器的回退量是一个迫切需要解决的问题。而为了扩展Doherty功率放大器的回退量，人们常常采用非对称Doherty功率放大器的设计方法。虽然非对称Doherty功率放大器能够实现较大的功率回退量，但是随着回退量的增大峰值功放与载波功放电流比也随之增大，此时峰值功放饱和输出功率将远远大于载波功放饱和输出功率，而峰值功放刚开启的一段时间内漏级效率非常低，所以这将导致峰值功放刚开启的一段时间内整体Doherty功率放大器平均效率下降。因此改善传统非对称Doherty功率放大器回退区间的效率凹陷问题也具有很高的价值。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种改善传统非对称Doherty功率放大器带宽以及回退区间效率凹陷问题的新型数字双输入三路Doherty功率放大装置。本发明通过三路Doherty功率放大器的架构，相对于传统非对称两路Doherty功率放大器，改善了输出功率回退区间内的效率凹陷问题，从而极大的提升了功放的平均效率。

本发明的新型数字双输入三路Doherty功率放大装置包括功率分配器，第一和/或第二相位补偿线，第一和第二阻抗补偿线，载波功放，第一和第二峰值功放，负载阻抗变换电路；

功率分配器的信号输入端用于输入相位与幅度可调的第一输入信号，功率分配器的第一信号输出端通过第一相位补偿线或直接与载波功放的信号输入端连接，构成一路功放支路；第二信号输出端通过第二相位补偿线或直接与第一峰值功放的信号输入端连接；

第一峰值功放的信号输出端与第一阻抗补偿线连接，构成一路功放支路；

第二峰值功放的信号输入端用于输入相位与幅度可调的第二输入信号，信号输出端与第二阻抗补偿线连接，构成一路功放支路；

三路功放支路并联后与负载阻抗变换电路串联。

本发明的载波功放与第一峰值功放形成有源负载调制组成Doherty功率放大器Doherty1，而Doherty1与第二峰值功放形成新的有源负载调制从而组成Doherty功率放大器Doherty2。本发明通过功率分配器，将相位与幅度可调的第一输入信号分为两路等功率或者不等功率的信号，具体功率分配方式取决于Doherty1，所需的回退量；通过相位补偿线，补偿载波功放与第一峰值功放所产生的相位不平衡，从而避免载波功放与第一峰值功放的输出功率由于相位不一致而在结合点相互抵消、损失的情况；通过阻抗补偿线，将第一峰值功放和第二峰值功放在关闭状态时的输出阻抗变换到无穷大，从而防止峰值功放在关闭状态时载波功放所产生的输出功率泄露到峰值功放；通过负载阻抗变换电路，将负载阻抗(通常为50欧姆)变换到方便载波功放、第一峰值功放一和第二峰值功放输出匹配的某个特定的阻抗。