[发明专利]新型双频带Chireix功率合成网络及其设计方法

说明书

本发明公开了新型双频带Chireix功率合成网络及其设计方法。现有Outphasing功率放大系统只能在单频点下实现高效率的功率合成。本发明包括第一带通滤波器和第二带通滤波器。所述的第一带通滤波器包括第一相位补偿线、第二相位补偿线和依次相连的n个第一阶跃阻抗单元。第一相位补偿线、第二相位补偿线分别位于n个第一阶跃阻抗单元的两端。第二带通滤波器包括第三相位补偿线、第四相位补偿线线和依次相连的n个第二阶跃阻抗单元。第三相位补偿线、第四相位补偿线分别位于n个第一阶跃阻抗单元的两端。第二相位补偿线与第四相位补偿线的另一端连接在一起。本发明能够在双频点下实现高效率的功率合成。

技术领域

本发明属于射频功率放大器技术领域，具体涉及一种新型双频带Chireix功率合成网络及其设计方法。

背景技术

近年来，无线通信技术得到了很大的发展，调制方式也日趋复杂。功率放大器，作为发射机中的末级模块，是整个射频系统中功耗最大的部件，它的主要作用是对前级输出的信号进行功率放大，然后将放大后的信号送给天线进行发射。由于现在发射机制的改变和传输距离的增大，功放能够输出足够高的功率并且拥有足够高的效率成为了当下主要追求的技术指标同时线性度也是功率放大器的关键指标。

无线通信技术的快速发展要求在一个系统中采用不同的通信标准。包括雷达、天线等射频系统都需要在不止一个频率下运行。实现这种系统的一种方法是开发具有双频特性的功率放大器。

为了适应现代通信中高数据、高速率传输的工作，射频系统采用了高峰均比(PAPR)信号，这反过来又要求功率放大器具有高效率和高线性度的特性。由于现在发射机制的改变和传输距离的增大，功放能够输出足够高的功率并且拥有足够高的效率成为了当下主要追求的技术指标。为了提高功率放大器的效率和线性度，目前已经有了多种技术，如Doherty、包络消除和恢复、包络跟踪、Outphasing等技术。若使现阶段这些体系结构实现双频，便能同时解决承载多个通信标准和高数据高速率通信的挑战。

射频功率合成技术已经在功率放大器、天线系统中得到了广泛的应用。常用的射频合成方式有分支线电桥、环形电桥、Lange耦合线、传输线变压器、Wilkinson合成器、Chireix合成器等。分支线电桥和环形电桥体积较大且不易调整；传输线变压器结构为非平面结构，只适用于低频段小功率的场合；Wilkinson合成器为隔离式合成器，由于隔离电阻的存在，会消耗电能，从而导致整体功放系统效率的降低；Chireix合成器是一种异相合成器，可用于Outphasing功放系统中，具有较好的效率和线性度。

综上所述，现阶段技术中，基于微带线的合路器带宽有限，只能调谐到单载波频率。这是因为微带线的相移与频率有关，对输出组合网络有不利影响。因此，鉴于现阶段技术的缺陷，本发明提出了一种新型基于阻抗压缩网络以及带通滤波器技术的双频Chireix异相合成器网络，可以工作在两个频点，并且可以与双频功率放大器集成，构成Outphasing功率放大系统，以此在两个不同的载波频率下同时都能进行功率合成。

Outphasing功率放大系统如图1所示，包括信号分离电路1、合成网络3和两个功率放大器2。其中合成网络3采用Chireix合成器，其结构由λ/4微带线及补偿电抗组成，它是一种异相合成器，具有较好的效率和线性度，但是传统的Chireix合成器只能用于单频点的功率合成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型双频带Chireix功率合成网络及其设计方法。

本发明新型双频带Chireix功率合成网络，包括第一带通滤波器和第二带通滤波器。所述的第一带通滤波器包括第一相位补偿线、第二相位补偿线和依次相连的n个第一阶跃阻抗单元，n为偶数。位于首端的第一阶跃阻抗单元与第一相位补偿线的一端连接。位于尾端的第一阶跃阻抗单元与第二相位补偿线的一端连接。