[发明专利]高效率高回退的Doherty功率放大器及其设计方法

说明书

本发明公开了高效率高回退的Doherty功率放大器及其设计方法。传统Doherty功率放大器回退范围只有6dB。本发明高效率高回退的Doherty功率放大器，包括功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路、负载调制网络和输出电阻。负载调制网络包括第一微带线、第二微带线和第三微带线。所述第一微带线的一端接载波输出匹配网络的负载端，另一端接第二微带线及第三微带线的一端。第三微带线的另一端接地。第二微带线的另一端与峰值输出匹配网络的负载端相连，并接输出电阻的一端。本发明用微带线代替了集总元器件，避免了集总元器件对效率和带宽的影响，从而提高了效率，拓展了带宽。

技术领域

本发明属于射频通讯技术领域，具体涉及一种基于改进型负载调制网络4的高效率高回退的Doherty功率放大器。

背景技术

在现代移动通信系统的不断发展过程中，高效率，高线性度和紧凑的尺寸是通信系统一直追求的目标，特别是在基站收发系统功率放大器中。为了满足人们对网速日益增长的需求，通信运营商已经采取多种措施提高功率放大器的效率和线性度。其中，Doherty功率放大器因为具有较高的回退效率、良好的线性度以及结构简单，尺寸紧凑，因此大规模应用于现代移动通信系统中。Doherty功率放大器的关键技术是有源负载调制技术：Doherty功率放大器可以通过负载调制网络根据输入功率的大小动态调制Doherty功率放大器载波放大器和峰值放大器输出端阻抗值，从而提高Doherty功率放大器的输出效率。

随着5G通信技术的发展，对基站建设的要求也越来越高。为了满足人们对通信速度的追求，采用更复杂的调制方式，提高传输信号的峰均比是未来通信技术发展重要选择。但传统Doherty功率放大器载波放大器输出端阻抗在低输入情况下通常匹配至2Z_opt(Z_opt为输出端最佳匹配阻抗值)，这使得传统Doherty功率放大器回退范围只有6dB。无法满足现在通信系统中高峰均比的传输信号。因此设计出具有更高回退范围的Doherty功率放大器来满足具有更高峰均比的传输信号是Doherty功率放大器发展的重要方向之一。

此外，在基站建设中，功率放大器是基站的主要耗能模块，因此提高基站中Doherty功率放大器的输出效率对整个系统的能源节约有重要意义。CaN晶体管以其高效率、高功率密度和小尺寸广泛应用于基站Doherty功率放大器中。但CaN晶体管存在寄生参数(包括寄生电容和电感)。根据CaN晶体管生产厂家给定的参数模型可以计算出晶体管输出端存在寄生参数总体呈现电容性，晶体管输出端寄生参数可以用C_out表示。C_out包含了晶体管输出端所有非线性寄生参数的总和。由于非线性输出电容C_out的存在，严重影响了Doherty功率放大器的输出效率。针对晶体管输出电容C_out对Doherty功率放大器输出效率的影响。现阶段主要通过采用LC谐振网络结构，采用直接并联电感元器件通过LC谐振消除晶体管输出电容C_out对Doherty功率放大器的影响；也可以采用π型网络结构，通过并联短路微带线相当于电感，减小晶体管输出电容C_out对电路的影响。但采用集总元器件对Doherty功率放大器的带宽有很大影响，并联短路微带线减小放大器对电流的处理能力，并增大损耗和产生并联寄生效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进型负载调制网络4的高效率高回退的Doherty功率放大器

本发明高效率高回退的Doherty功率放大器，包括功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路、负载调制网络和输出电阻。所述的载波功率放大电路包括载波输入匹配网络、载波放大器和载波输出匹配网络。所述载波输入匹配网络的输入端接功分器的第一输出端，输出端接载波放大器的输入端。载波放大器的输出端接载波输出匹配网络的输入端。