[发明专利]宽带差分Doherty功率放大器及其设计方法和应用

权利要求书

1.宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于包括第一非对称功分器、第二非对称功分器、输入巴伦、第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器、载波功率放大器、功率合成电路和后匹配电路；第一非对称功分器、第二非对称功分器的输入端接差分输入信号；第一非对称功分器的其中一个输出端接输入巴伦的第一输入端，另一个输出端接第一峰值功率放大器的输入端；第二非对称功分器的其中一个输出端接输入巴伦的第二输入端，另一个输出端接第二峰值功率放大器的输入端；输入巴伦的输出端接载波功率放大器的输入端；第一峰值功率放大器的输出端、第二峰值功率放大器的输出端、载波功率放大器的输出端均接功率合成电路的输入端；功率合成电路的输出端接后匹配电路的输入端；

所述的载波功率放器包括载波输入匹配/偏置网络、载波晶体管和载波输出匹配/偏置网络；

所述第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器均包括相位补偿线、峰值输入匹配/偏置网络、峰值晶体管、峰值输出匹配/偏置网络；

所述功率合成电路包括阻抗调节线、输出巴伦和两条防泄露线；

所述输入巴伦和输出巴伦由第一平行耦合线L1、第一平行耦合线L2和冗余线L3组成；第一平行耦合线L1由电长度为45°的两条耦合线平行设置构成，且两条耦合线间存在一定距离间隙，第一耦合线的一端作为端口1，另一端与冗余线L3的一端连接；第二耦合线的一端作为端口3，另一端接地；第二平行耦合线L2由电长度为45°的两条耦合线平行设置构成，且两条耦合线间存在一定距离间隙，第三耦合线的一端作为端口2，另一端接地连接；第四耦合线的一端与冗余线L3的另一端连接，另一端悬空；

当作为输入巴伦时，端口2和端口3分别作为输入巴伦的两个输入端口，端口1作为输入巴伦的输出端口，可以实现将将输入的差分信号转换为单端信号的功能；当作为输出巴伦时，端口1作为输出巴伦的输入端口，端口2和端口3分别作为输出巴伦的两个输出端口，可以实现将输入单端信号转化为差分信号的功能。

2.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于第一平行耦合线L1、第一平行耦合线L2的两条耦合线上方均设置一层介质盖板。

3.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于所述差分输入信号是一对幅度相同、相位差为180度的差分信号。

4.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于第一非对称功分器、第二非对称功分器输出信号功率比为1:2。

5.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于：

所述的载波功率放器具体是载波输入匹配/偏置网络的输入端接输入巴伦的输出端，输出端接载波晶体管的输入端；载波晶体管的输出端接载波输出匹配/偏置网络的输入端；载波输出匹配/偏置网络的输出端接功率合成电路的输入端；

所述第一峰值功率放大器具体是相位补偿线的一端接第一非对称功分器的另一输出端，另一端接峰值输入匹配/偏置网络的输入端；峰值输入匹配/偏置网络的输出端接峰值晶体管的输入端；峰值晶体管的输出端接峰值输出匹配/偏置网络的输入端，峰值输出匹配/偏置网络的输出端接功率合成网络的输入端；第二峰值功率放大器除了相位补偿线的一端接第二非对称功分器的另一输出端，其余结构和第一峰值功率放大器完全相同；

所述后匹配电路具体是第二串联线的第一端口与第一串联线的第二端口相连接；第三串联线的第一端口与第二串联线的第二端口相连接；第一串联线的第一端口作为后匹配电路的输入端，与功率合成电路的输出端相连接；第三串联线的第二端口作为后匹配电路的输出端；后匹配电路的作用是将50欧姆的负载调制到功率合成电路所需要的负载阻抗。

6.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于相位补偿线、阻抗调节线均为50Ω，防泄露线的特征阻抗为其中δ作为饱和时的基本电流比，Z_L为负载经由后匹配电路阻抗变换后的阻抗。

7.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于载波功率放大器工作在AB类，第一峰值功率放大器和第二功率放大器工作在C类。