[实用新型]Doherty射频功率放大器

说明书

本实用新型实施例提供一种Doherty射频功率放大器，其包括驱动放大器、载波输入匹配网络、载波偏置电路、载波功率放大器、峰值输入匹配网络、峰值偏置电路、峰值功率放大器、第一输出匹配网络、第二输出匹配网络、功率检测电路以及峰值偏置控制电路；其中，驱动放大器用于将输入的射频信号放大；功率检测电路用于检测射频信号产生检测检测结果，并根据检测结果判断Doherty射频功率放大器的输出功率状态，再根据输出功率状态产生相对应的控制信号；峰值偏置控制电路用于根据控制信号产生与控制信号相对应的峰值偏置控制电压。本实用新型Doherty射频功率放大器的版图面积小、线性好且功率附加效率高。

技术领域

本实用新型涉及射频集成电路技术领域，尤其涉及一种 Doherty射频功率放大器。

背景技术

为了满足人们对数据高通信速率的要求，5G无线通信技术采用了高阶正交幅度调制(QAM)技术，调制信号具有非常高的峰均比(PAPR)。高峰均比信号对射频功率放大器的线性提出了严格的要求。为了保证信号的不失真传输，无线通信系统要求射频功率放大器工作在远离功率压缩点的功率回退状态，以保证射频信号的线性放大。但是射频功率放大器的效率往往设计在接近饱和区域时效率最高，功率回退点的效率显著降低了。为了提高功率回退时射频功率放大器的效率，Doherty结构是射频功率放大器设计的一种常用方法。

相关技术的Doherty射频功率放大器一般包括功率分配器、主输入匹配网络、主功率放大器、主输出匹配网络、主相位补偿网络、四分之一波长传输线、前辅助相位补偿网络、辅助输入匹配网络、辅助功率放大器、辅助输出匹配网络、后辅助相位补偿网络以及输出匹配网络。其中，输出匹配网络连接外部系统负载。请参考图1 所示，图1为相关技术的Doherty射频功率放大器的一种电路应用示意图。Doherty技术作为一种效率增强技术，其主要原理是通过功率放大器的输出端阻抗变换网络的有源负载牵引作用，使载波功率放大器提前进入饱和状态，进而提高Doherty射频功率放大器的功率在回退区域的效率。有源负载牵引技术(Active LoadPull Technique)是实现Doherty射频功率放大器的关键。另一种相关技术的Doherty射频功率放大器包括驱动放大器、功率分配器、主功放、辅助功放、功率合成器以及四分之一波长传输线。请参考图2 所示，图2为相关技术的Doherty射频功率放大器的另一种电路结构示意图。其中，输入信号通过驱动放大器放大后，通过功率分配器将输入功率一分为二，一路输入到主功放的输入端，另一路通过四分之一波长传输线后连接到辅助功放的输入端。主功放的输出端通过四分之一波长传输线连接至功率合成器的第一输入端，辅助功放的输出端直接连接至功率合成器的第二输入端，功率合成器的输出端连接至输出负载。相关技术的Doherty射频功率放大器的工作原理为：主功放偏置在Class AB或Class B，辅助功放偏置在Class C。在低输出功率状态下，辅助功放处于关闭状态，主功放的负载阻抗为2Ropt。在高输出功率状态下，辅助功放打开，主功放的负载阻抗随着输入功率的增加从2Ropt变化到Ropt，辅助功放的负载阻抗也随着输入功率的增加从无限大值逐步减小到Ropt，两个放大器的输出由功率合成器完成功率合成。由于这种负载调制的变化， Doherty射频功率放大器在功率回退时呈现出了较高的效率。

然而，相关技术的Doherty射频功率放大器的功分器和四分之一波长传输线，尺寸都过于庞大，难以在芯片上实现，尤其是 Sub-6GHz频段，频率越低，四分之一波长传输线就越长。单片微波集成电路的小尺寸特性要求采用集成电路工艺设计Doherty射频功率放大器时必须采用小尺寸的无源器件。相关技术的Doherty射频功率放大器只能在较窄的频带内工作。同时，Doherty射频功率放大器中的辅助功率放大器为保证在低输入功率状态下不开启，通常工作在C类模式。C类模式的射频功率放大器通常具有较低的功率增益，并且在启动时有非常低的效率，输出功率的线性也比AB 类功率放大器低，这些都会严重影响Doherty射频功率放大器的整体性能。

因此，实有必要提供一种尺寸紧凑、集成电路工艺可实现的新型的宽带Doherty射频功率放大器解决上述问题。

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