[发明专利]一种具有谐波优化功能的双频Doherty功率放大器

说明书

本发明公开了一种具有谐波优化功能的双频Doherty功率放大器，包括：双频功率分配器网络、主功放双频输入匹配网络、辅功放双频输入匹配网络、主功放管、辅功放管、主功放双频偏置及谐波优化网络、辅功放双频偏置及谐波优化网络、主功放双频输出匹配网络、辅功放双频输出匹配网络、主功放双频补偿线、辅功放双频补偿线、双频阻抗变换网络。本发明对Doherty进行双频拓展，既能满足移动通信系统对高回退效率的要求，又能应对由于通信系统的升级所导致的频段分布碎片化、不连续且长期共存的问题，双频Doherty功放技术的应用可以有效的减少电路尺寸，减少体积，降低成本，同时引入谐波优化电路，提高了双频Doherty的效率和输出功率。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种具有谐波优化功能的双频Doherty功率放大器。

背景技术

移动通信系统发展至今，已经开始广泛使用OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用技术)、CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址技术)等现代调制方式，这些现代的调制技术可以提高频谱的利用率，但是也产生了高峰均比的问题。目前普遍采用的是Doherty技术，这种技术兼具较高的回退效率和线性度，并且能够满足高峰均比的要求。图1是传统Doherty功放电路原理图，如图1所示Doherty电路由一个主功放及其匹配网络、一个辅功放及其匹配网络、合路网络和阻抗变换网络组成。

5G技术是目前我国大力发展的通信技术，我国目前已经部署的5G基站占全球70％以上，但是通信网络的升级不可能一蹴而就，所以在同一时期会有多代移动通信网络并存的现象，因此移动通信系统要求射频前端能够支持不同的频段。目前的双频基站大多是由两个单频基站拼凑而成，造成其具有体积大成本高的缺点。而双频功放的应用会大大降低射频前端的复杂性，因此受到各大院校研究院和设备商的广泛关注。

综上所述把Doherty技术进行双频拓展是现今以及未来移动通信的迫切需求，目前的双频技术多采用“T形“或”π形“网络代替Doherty中的无源器件，但是目前没有设计考虑到谐波对性能的影响。由于双频设计中，第一个频率二次谐波频率很可能在第二个频率附近，这就造成了谐波的阻抗很可能会在一个高功率的区域，同时如果不对第二个频率的二次谐波进行控制，它也可能落在这个高功率的区域，那么就会很大的恶化两个频率基频的功率和效率。我们实验发现如果不对二次谐波进行优化，那么效率最多恶化约10％，饱和功率恶化约1dBm。

我们对比了相关的技术专利，其中：

申请号为CN111586896A的专利公开了一种集成双频Doherty功率放大器、基站和移动终端，没有明确阐述如何实现双频功分和匹配设计，而本发明采用了独特的“井字形”双频功分结构和“π形”双频匹配结构，可以灵活配置双频频率实现电路的小型化和相位补偿的优化，从而简化主辅功放输入匹配网络的复杂程度。现有技术在输出端只能支持集总器件用于集成电路，并且它采用的是传统的四分之一波长线集总等效电路。

申请号为CN107222173A的专利公开了基于单频线的毫米波双频Doherty功率放大器和申请号为CN106357222A的专利公开了Doherty功放电路，现有技术的匹配网络并不是并行实现的双频网络，他们的局限都很明显，例如CN107222173A采用互补频率的单频网络实现性能折中的伪双频Doherty放大器，CN106357222A采用的是对双频分路后分别处理，也不是真正的并发双频Doherty电路。

申请号为CN102868368A的专利公开了基于T型网络和耦合线的双频同步式功放及其设计方法、申请号为CN113381699A的专利公开了一种并发双频高效率Doherty功率放大器及其设计方法，现有技术采用传统的T形网络、耦合线及三节串联传输线实现双频，其双频网络和匹配网络是串行的关系。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具有谐波优化功能的双频Doherty功率放大器。