[发明专利]一种基于简易实频技术的宽带高效率Doherty功率放大器

说明书

本发明涉及一种基于简易实频技术的宽带高效率Doherty功率放大器结构，属于宽带高效率功率放大器领域。结构包含并联的主、辅功放支路、功率分配器、相位补偿线以及后匹配结构。其中两路功放支路的匹配网络采用简易实频技术进行设计，其主要目的在于拓宽功率放大器的带宽；功率分配器采用威尔金森结构进行设计，其主要作用是将输入端信号等分输入两路功放支路；后匹配结构采用切比雪夫滤波器结构替换传统的λ/4微带线，在去除Doherty功率放大器窄带因素的同时有一定的滤波和谐波抑制的作用。本发明针对Doherty功率放大器带宽较窄的问题，设计宽带匹配网络及后匹配结构，从而优化功率放大器的效率、带宽、增益等性能。

技术领域

本发明属于宽带高效率Doherty功率放大器领域，涉及一种基于简易实频技术的宽带高效率功率放大器。

背景技术

随着无线通信系统被广泛应用，收发信机的性能也面临着巨大的挑战。各种发射机设备都要求电池的使用时间长且重量更轻，功率放大器是发射机中耗能最大的模块，这就对功率放大器的效率提出了较高的要求。同时，由于“绿色能源”、“节能减排”等一系列国家政策要求，对于通信基站来说，高效率功率放大器的设计就变得更加关键。此外，随着通信系统的迅速发展，全球的频谱资源变得越来越紧缺，因此宽带和多频带功率放大器设计也成为了领域内的研究热点，它可以将频谱资源充分利用，进而节约成本。

Doherty功率放大器由美国贝尔实验室的Doherty W H首次提出，因其在一定的功率回退范围内依然可维持较高效率的优点，在通信系统中得到广泛应用，但Doherty功率放大器的带宽仍受到1/4波长线的色散效应的限制，导致其带宽较窄。因此，设计满足当前移动通信系统的宽频带、高效率的Doherty功率放大器已成为当前功率放大器领域亟待解决的重要技术问题之一。

鉴于此，本发明设计了一种基于简易实频技术的宽带高效率Doherty功率放大器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于简易实频技术的宽带高效率功率放大器。功率分配器采用威尔金森功分结构进行设计，能够满足功率放大器的宽带需求，将输入端信号等分并输入两功放支路；输入/输出匹配电路采用简易实频技术设计的宽带匹配网络进行阻抗匹配，能够有效拓展Doherty功率放大器的带宽，后匹配结构采用切比雪夫滤波结构，能够去除Doherty功率放大器的窄带因素，有一定的滤波和谐波抑制效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于简易实频技术的宽带高效率Doherty功率放大器，包括：功率分配器、主、辅功放支路、相位补偿线、后匹配结构。其中：

功率分配网络：使用等分威尔金森功分结构，将输入信号以1：1的功分比分别输入主、辅功放支路。

主功放支路：栅极/漏极偏置网络、输入/输出匹配网络、晶体管、输出相位补偿线以及用于连接的微带线和耦合、隔直电容，主功放属于AB类。

辅功放支路：栅极/漏极偏置网络、输入/输出匹配网络、晶体管、输入/输出相位补偿线以及用于连接的微带线和耦合、隔直电容，辅功放属于C类。

相位补偿线：将其加入主、辅功放的输入、输出端，通过调节两支路输出电流的相位，便于两支路的输出信号进行合成。

后匹配结构：采用切比雪夫滤波结构替换λ/4微带线，将两路合成信号进行输出。

优选的，所述功率分配器采用等分威尔金森功分器结构。

优选的，所述功率分配器由两段对称的半圆弧结构微带线以及隔离电阻所构成，采用等分结构，端口阻抗为50Ω。

优选的，所述栅极偏置网络和漏极偏置网络包括串联的隔直电容、微带线，以及并联的接地电容和耦合电容。