[发明专利]一种拓宽Doherty功率放大器带宽的方法及用该方法改进的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，具体涉及一种应用于未来无线通信系统中的Doherty功率放大器。

背景技术

在无线通信系统中，发射机中功率放大器的作用越来越重要，而带宽和效率始终是功率放大器的两个关键因素。未来无线通信系统的容量不断扩大，为了保证所携带信息量足够大以及一定的抗噪能力，需要对信号做高阶复杂调制，这样就造成了信号的峰均比非常高。对于高峰均比的信号而言，功放的饱和工作点的效率高低对现实意义并不是很大，只有提高一定功率回退区内的整体效率，才能真正提高整个系统的效率指标。

    Doherty技术是目前提高射频功率放大器效率的主要技术之一，特别是针对未来无线通信信号，由于其具有一定的功率峰均比，Doherty功率放大器在整个回退区内能够实现较高的效率，因此适合作为基站中的末级功率放大器，来提高功放的平均效率。传统Doherty功率放大器由于阻抗转换比较大，对带宽的实现有很大限制。传统Doherty功率放大器的结构框图如图1所示，在低功率状态下，峰值功放32处于关闭状态，信号通过功分器10经由输入匹配网络21到主功放31，再通过输出匹配网络41，此时，由于峰值功放32不导通，负载通过阻抗变换器60和阻抗变换器50在输出端口的阻抗为100。在高功率状态下，主功放31和峰值功放32都导通，信号通过功分器10平均分配到输入匹配网络21和22，进入主功放31和峰值功放32，再通过输出匹配网络41和42把信号提供给最优负载50。Doherty功率放大器通过负载调制实现回退区的高效率。在现代无线通信系统中，传统Doherty功率放大器结构及其原理是公知的，在此不再详细描述。

    由于Doherty功率放大器使用两节阻抗变换器实现负载调制，而这两节阻抗变换器全部由四分之波长的微带线组成，这样就限制了Doherty功率放大器的宽带特性。

随着无线通信技术的发展，信号带宽也在不断增大，甚至会达到100M。如何拓宽Doherty功率放大器的带宽，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述为问题，发明人进行了深入研究，认识到要扩展功率放大器的带宽，需要改变传统Doherty结构，使其阻抗变换比变小，而平行式Doherty结构能够减少阻抗变换比，从而使功率放大器具备良好的宽带特性。提供一种拓宽Doherty功率放大器带宽的方法及用该方法改进的Doherty功率放大器，技术方案是：

一种拓宽Doherty功率放大器带宽的方法，包括步骤：

1）用宽带功率分配器，在较宽频带内对信号进行等功率分配；

2）用宽带输入匹配网络，对两路功率放大器进行最优的宽带匹配，得到合适的电压驻波比；

3）采用平行式Doherty功率放大器结构，其具有至少一个主功放和一个峰值功放，通过控制峰值功放在不同功率下的导通状态，来对主功放进行负载调制，以此提高回退区效率；

4）用宽带输出匹配网络对两路功放进行功率匹配，以得到最大输出功率；

5）用补偿线补偿，该补偿线至少包括主功放支路的补偿线和峰值功放支路的补偿线，主功放支路的补偿线在低功率状态下将负载阻抗变换到最优负载阻抗点，峰值功放支路的补偿线在低功率状态下，使峰值功放的输出阻抗呈无穷大，防止主功放的功率泄漏到峰值功放支路；

6）用阻抗变换器变换负载阻抗，使系统阻抗处于最优状态。

 

所述阻抗变换器至少包括主功放支路的阻抗变换器和峰值功放支路的阻抗变换器，主功放支路的阻抗变换器在低功率状态下将负载阻抗由100Ω转换到50Ω，在高功率状态下将负载阻抗由50Ω转换到100Ω，峰值功放支路的阻抗变换器在高功率状态下将负载阻抗由50Ω转换到100Ω，使系统阻抗处于最优状态。

 

一种Doherty功率放大器，包括：

-宽带功率分配器100，在较宽频带内对信号进行等功率分配；

    -宽带输入匹配网络200，对两路功率放大器进行最优的宽带匹配，得到合适的电压驻波比；

    -核心放大模块300，采用Doherty功率放大器结构，至少包括主功放301和峰值功放302。在不同输入功率状态下，控制峰值功放302的导通或者关闭，用以实现主功放301的负载调制，达到提高回退效率的目的；

    -宽带输出匹配网络400，对两路功率放大器采用最优的功率匹配，得到最大的输出功率；