[发明专利]一种宽带高效率Doherty功率放大器

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线通信技术的发射装置，尤其涉及一种宽带高效率多赫蒂(Doherty)功率放大器的结构。 

背景技术

Doherty技术在1936年由Doherty提出。Doherty技术是目前提高功率放大器效率的一种常用技术，其传统电路原理框图如图1所示，基带信号输入功率分配器10，功率分配器10利用功率分配技术将射频输入信号分解成两路功率相等且相位相等的信；延时器21和延时器22对两路信号分别进行延时处理以获得不同的相位，得到射频(RF)信号；主功率放大器(载波放大器)31和辅助功率放大器(峰值放大器)32分别对两路射频信号进行功率放大；寄生补偿器41和寄生补偿器42分别对两路功率信号进行寄生补偿处理，以补偿功放管自身存在的寄生电路，使得两线性功率放大器实现合理的放大；信号合成器50将经功率放大的两路同相信号合成一个输出信号。在无线通信领域中，现有的Doherty功率放大器结构是公知的，故在此不再对其结构的各个单元进行详细描述。 

Doherty技术通过控制两个功率放大器(主放大器和辅助放大器)在不同的功率级的导通与否来获得较高的总效率，Doherty技术实现简单，并且具有较好的宽带特性，成为最通用的效率增强技术之一。Doherty放大器的线性特征完全由载波放大器决定，峰值放大器和载波放大器要采用适当的栅极偏置来产生谐波对消改善Doherty放大器的线性特性，只有合理设计峰值放大器才能消除载波放大器的谐波。 

功率回退是实现功放线性化的常用技术，即把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点)向后回退6-8个dB，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区。但由于载波放大器和峰值放大器偏置条件不同，因而不能同时将两个放大器匹配到最优负载，这就造成线性和功率的退化。另外由于放大器的记忆效应，要是Doherty放大器工作在宽带模式下并保持良好的线性特性会非常困难。 

在实际的使用中，Doherty功率放大器发射端的功率放大器之功率消耗占系统整体功率消耗的很大一部分。由于功率放大器的非线性特性，设计一个具有高功率效率的发射机成为很大的挑战。随着通信中信号峰值平均功率比(PAPR)的增加，以及现有的带宽要求对发射机 中的功率放大器提出了更高的要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在较宽的频率范围内，实现功率回退区达到高效率的Doherty功率放大器。 

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种宽带高效率Doherty功率放大器，包括功率分配单元、延时单元、信号放大单元、寄生补偿单元、功率合成单元，所述功率分配单元的输入端接收输入信号，功率分配单元的输出端与延时单元相连，延时单元与信号放大单元相连，所述信号放大单元包括主功率放大器、辅助功率放大器，所述寄生补偿单元包括第一寄生补偿器、第二寄生补偿器，所述功率合成单元包括阻抗逆置器(Impedance Inverter)、阻抗变换器；主功率放大器与第一寄生补偿器相连，辅助功率放大器与第二寄生补偿器相连，第一寄生补偿器通过阻抗逆置器与阻抗变换器的输入端相连，第二寄生补偿器与阻抗变换器的输入端直接相连，阻抗变换器的输出端输出信号至终端设备，其特征在于，在辅助功率放大器未工作时，所述主功率放大器的负载阻抗为110至130欧姆，阻抗逆置器的特性阻抗满足阻抗逆置器的阻抗变换比为4。 

具体的，阻抗逆置器的特性阻抗为(Z_M*R_L)^0.5，其中Z_M为主功率放大器的负载阻抗，R_L取值为Z_M/r，r为阻抗逆置器的阻抗变换比，r＝4。 

具体的，阻抗变换器的特性阻抗为(R_L*终端设备的特性阻抗)^0.5，R_L取值为Z_M/r。