[发明专利]一种中心对称式Doherty功率放大器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种中心对称式Doherty功率放大器及其设计方法。Doherty功率放大器的负载调制网络的负载调制效应是Doherty功率放大器在回退情况下实现高效率的关键所在。本发明一种中心对称式Doherty功率放大器，包括功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路和负载调制网络。峰值功率放大电路包括峰值输入匹配网络、峰值功率放大器、峰值输出基波匹配网络和相位补偿线。负载调制网络包括第一阻抗变换线和第二阻抗变换线。相位补偿线、第一阻抗变换线及第二阻抗变换线的电长度均为λ/4，特征阻抗值均为35.3Ω。本发明使得阻抗变换线的阻抗变换比降低，拓宽了Doherty功率放大器的目标带宽。

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，具体涉及一种中心对称式Doherty功率放大器及其设计方法。

背景技术

Doherty功率放大器因其结构简单，且能够在较高功率回退下实现高效率输出，已成为目前无线通信系统中功率放大器的主流形式。一个典型的两路Doherty功率放大器包括载波功率放大器和峰值功率放大器，载波功率放大器、峰值功率放大器的输入端由功分器将信号一分为二分别输入，输出端通过一个负载调制网络将信号合路输出，根据输入信号的大小动态调制载波功率放大器、峰值功率放大器的有效负载阻抗，从而使Doherty功率放大器在输出功率大幅度回退的情况下仍然具有很高的效率。

传统Doherty功率放大器由于其负载调制网络的带宽限制效应，带宽较窄，在未来宽带或多频段通信系统领域中应用依然有限，如何实现能够在较宽带宽下正常工作的Doherty功率放大器是目前研究的主流趋势。，亟需研制出新型宽带Doherty功率放大器以满足当前日益增长的无线通信传输数据量的需求。如何提高Doherty的带宽自然的成为学术界以及工业界的研究热点之一。

Doherty功率放大器的负载调制网络的负载调制效应是Doherty功率放大器在回退情况下实现高效率的关键所在，而四分之一波长的阻抗变换线是负载调制网络的关键组成部分，其相移量与工作频率密切相关，工作频率离中心频率越远，相移量越大，相应的调制阻抗也会偏离最优阻抗，使得负载调制效应减弱，从而导致放大器性能低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中心对称式Doherty功率放大器设计方法。

本发明一种中心对称式Doherty功率放大器，包括功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路和负载调制网络。所述的载波功率放大电路包括载波输入匹配网络、载波功率放大器和载波输出基波匹配网络。载波输入匹配网络的输入端接功分器的第一输出端，输出端接载波功率放大器的输入端。载波功率放大器的输出端接载波输出基波匹配网络的输入端。

所述的峰值功率放大电路包括峰值输入匹配网络、峰值功率放大器、峰值输出基波匹配网络和相位补偿线。所述相位补偿线的电长度为λ/4，特征阻抗值为35.3Ω。所述相位补偿线的一端接接功分器的第一输出端，另一端接峰值输入匹配网络的输入端。峰值输入匹配网络的输出端接峰值功率放大器的输入端。峰值功率放大器的输出端接峰值输出基波匹配网络的输入端。峰值输出基波匹配网络的负载端接峰值功放补偿线的第一接线端。

所述的负载调制网络包括第一阻抗变换线和第二阻抗变换线。所述第一阻抗变换线及第二阻抗变换线的电长度均为λ/4，特征阻抗值均为35.3Ω。第一阻抗变换线的一端接载波输出基波匹配网络的负载端，另一端接峰值输出基波匹配网络的负载端及第二阻抗变换线的一端。

进一步地，所述的功分器采用等分威尔金森功分器。

进一步地，所述载波功率放大器及峰值功率放大器均采用晶体管。

进一步地，本发明一种中心对称式Doherty功率放大器还包括输出电阻。所述输出电阻的一端接第二阻抗变换线远离第一阻抗变换线的那端，另一端接地。

进一步地，所述载波输出基波匹配网络的输出阻抗调制为25Ω。