[发明专利]一种逆F类功率放大器、发射器及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频功率放大技术，尤其涉及一种逆F类功率放大器、发射器及处理方法。

背景技术

随着移动通信事业的发展，大量的射频功率放大器被广泛应用于各种无线通信发射设备中。由于现在采用多载波技术进行信号的传输，而载波在合成时会产生较大的峰均比，导致信号的非线性效果极差，这就对无线通信发射设备的线性性能提出了很高的要求。

在现有技术中，功率回退技术、前馈技术和预失真技术是实现功率放大器的线性化的常用技术。如图1所示，为传统AB类功率放大器的电路原理图，AB类功率放大器由输入匹配电路、低压功率放大器和输出匹配电路组成，其中低压功率放大器可以为LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）功率放大器、GaAs（砷化镓）功率放大器或者GaN（氮化镓）功率放大器等，是利用功率回退技术实现对输出信号的线性化需求的。

具体地，随着输入至功率放大器的信号的输入功率的增加，功率放大器的工作状态将逐渐进入饱和区，但是当功率放大器的工作状态进入饱和区后，功率放大器输出功率的增益将逐渐下降；为了使功率放大器的工作状态远离饱和区，在功率放大器的工作状态即将进入饱和区时，将功率放大器的输入功率回退设定的数值，使得功率放大器的工作状态远离饱和区，进入功率放大器的线性工作区，这样保证了输入的信号经过功率放大器放大操作后，输出时满足线性需求。

功率放大器虽然采用功率回退技术满足了线性方面的要求，但是这种技术导致其工作效率较低，这是因为：

在传统AB类功率放大器中，其输入部分和输出部分只进行了基波匹配，射频信号经过功率放大器后，由于功率放大器非线性的特征，导致信号的谐波功率消耗，使得理论上传统AB类功率放大器最大效率为其中，V_fund为负载上的输出电压，V_dd为直流电压；再加上功率放大器采用了功率回退技术，使得传统AB类功率放大器的效率急剧下降，能量损失相当严重。

随着现代通信技术的发展，功率放大器的效率问题越来越被关注。而功率放大器的Doherty技术被认为是提高功率放大器效率最有前景的一种结构。

如图2所示，为传统的2路Doherty功放的原理图，该Doherty功放中包括：功率分配器、两路并联的AB类功率放大器和两个具有λ/4的阻抗微带组成的负载调制网络。

其中，功率分配器的功率分配比例为1:1，每一个功率放大器一端与功率分配器的一路相连，其中一个功率放大器的另一端与一个具有λ/4的阻抗微带相连，在两路的功率放大器的合路上连接一个具有λ/4的阻抗微带。

此外，还存在如图3所示，为传统的3路Doherty功放的原理图，该Doherty功放中包括：功率分配器、三路并联的AB类功率放大器和4个具有λ/4的阻抗微带组成的负载调制网络。

其中，功率分配器的功率分配比例为1:1:1，每一个功率放大器一端与功率分配器的一路相连，每一个功率放大器的另一端与一个具有λ/4的阻抗微带相连，三路的功率放大器的合路上连接一个具有λ/4的阻抗微带。

其中，图2中连接的功率放大器为传统的逆F类功率放大器。如图4所示，为传统逆F类功率放大器及电路原理图，该类功率放大器采用了Doherty技术，由输入匹配电路、低压小功率放大器、谐波控制电路和输出匹配电路组成，输入匹配电路通过低压小功率放大器与谐波控制电路的输入端相连；谐波控制电路的输出端与输出匹配电路相连。

其中，谐波控制电路包括二次谐波开路电路和三次谐波短路电路，其中，二次谐波开路由第一阻抗微带一端与谐波控制电路的输入端相连，另一端与第二阻抗微带相连；三次谐波短路包括第一阻抗微带、第三阻抗微带、第四阻抗微带，其中，第一阻抗微带一端与谐波控制电路的输入端相连、第三阻抗微带的一端与第一阻抗微带和第二阻抗微带的连接点相连，第三阻抗微带的另一端与第四阻抗微带相连，。

其中，第一阻抗微带为λ/8，第二阻抗微带为λ/4，第三阻抗微带为λ/24，第四阻抗微带为λ/12。

为了通过谐波控制电路为功率放大器的漏极供电，可在二次谐波开路电路的第二阻抗微带的另一端连接第一电容（此时第一电容的一端与第二阻抗微带相连，另一端接地），并在第二阻抗微带和第一电容之间外加漏极偏置电压。

当输入匹配电路接收到射频输入信号时，将接收到射频信号经过功率放大器进行放大操作后输出至谐波控制电路，在谐波控制电路内先经由二次谐波开路电路，再经由三次谐波短路电路后输出至输出匹配电路，由输出匹配电路对射频信号进行基波匹配后输出。