[发明专利]一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器

权利要求书

1.一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器，其特征在于包括前端信号调理电路、两路主功率放大器电路、第三路辅助功率放大器电路、模式切换电路；

所述的前端信号调理电路将两路相同的射频调制信号中的一路调整为等幅异向的两路信号，分别作为两路主功率放大器电路的输入信号；另一路则作为第三路辅助功率放大器电路的输入信号；

第三路辅助功率放大器电路包括自适应偏置电路、辅助功率放大器、匹配电路；自适应偏置电路的输入端与前端信号调理电路的输出端连接，用于接收射频调制信号；自适应偏置电路的输出端与辅助功率放大器栅极连接，为辅助功率放大器提供栅极电压；辅助功率放大器的漏极与匹配电路的输入端连接；匹配电路输出第三路辅助功率放大器电路处理后放大的调制信号，后期与两路主功率放大器电路处理后放大的射频调制信号合并处理；

自适应偏置电路根据前端信号调理电路输入的射频调制信号的功率变化，输出相匹配的偏置电压；根据偏置电压控制辅助功率放大器偏置由C类到AB类的转换，即低功率偏置在C类，高功率偏置在AB类；

第一路主功率放大器电路包括第一输入匹配电路、第一主功率放大器、模式切换电路、功率组合电路；输入匹配电路的输入端与前端信号调理电路的输出端连接，用于接收等幅异向的其中一路调制信号；输入匹配电路的输出端与第一主功率放大器栅极连接，为第一主功率放大器提供输入信号；第一主功率放大器的漏极与模式切换电路的输入端、功率组合电路的输入端连接；

第二路主功率放大器电路包括第二输入匹配电路、第二主功率放大器、模式切换电路、功率组合电路；输入匹配电路的输入端与前端信号调理电路的输出端连接，用于接收等幅异向的其中一路调制信号；输入匹配电路的输出端与第一主功率放大器栅极连接，为第一主功率放大器提供输入信号；第一主功率放大器的漏极与模式切换电路的输入端、功率组合电路的输入端连接；

上述模式切换电路、功率组合电路为两路主功率放大器电路共用组件；其中模式切换电路用于切换outphasing模式与Doherty模式；功率组合电路用于实现两路主功率放大器电路各自阻抗匹配以及将所述两路主功率放大器电路信号功率组合；

当输入信号的功率0～T1时，第三路辅助功率放大器电路处于截止状态，两路主功率放大器电路处于线性状态，效率随着输入功率的增加而线性增加；此时，通过输入信号调理电路输入到两个子放大器的激励信号具有特定的相位差，同时幅度恒定；输入至辅放大器的信号强度不足以开启辅助放大器，即处于截止状态；

当信号输入功率＝T1～T2，第三路辅助功率放大器电路处于截止状态，两路主功率放大器电路处于outphasing阶段；其中模式切换电路外部电压为负电压，第一单向二极管导通，第二单向二极管截止，从而形成电长度为90度±θc的并联短路虚部枝节来实现outphasing的虚部补偿；其中θc为第二微带线的电长度；

当信号输入功率≥T2，第三路辅助功率放大器电路处于导通状态，同时与两路主功率放大器电路共同合并形成Doherty模式；其中模式切换电路外部电压为正电压，第一单向二极管截止，第二单向二极管导通，从而形成两段电长度为90度短路微带线。

2.如权利要求1所述的一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器，其特征在于前端信号调理电路包括三路依次串联的数模转换芯片、低通滤波器、正交混频器、自适应增益控制器，最终输出待输入的功率放大器射频调制信号。

3.如权利要求2所述的一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器，其特征在于数模转换芯片将数字调制信号转换为模拟调制信号；低通滤波器用于消除基带信号的杂波成分；正交混频器用于将基带信号调制到载波频率上；自适应增益控制器用于将射频调制信号的幅度调整到合适的大小以待输入到后端放大器中。

4.如权利要求1所述的一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器，其特征在于第三路辅助功率放大器中自适应偏置电路是待输入射频信号连接肖特基二极管，而后接低通LC滤波器，再通过一个基于运算放大器的减法电路来实现对偏置电压的动态控制。

5.如权利要求1所述的一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器，其特征在于模式切换电路包括两个正反向单向二极管、三段微带线、一个导通电阻；第一主功率放大器的漏极接第一微带线的一端连接，第一微带线的另一端与第二微带线的一端、第一单向二极管的阴极、导通电阻的一端连接，第二微带线的另一端与第二单向二极管的阳极、第三微带线的一端连接；第三微带线的另一端接第二主功率放大器的漏极；导通电阻的另一端接外部电压。