[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

说明书

本发明公开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。该功率放大器两个子路构成Outphasing功率放大器，并且同时作为Doherty主功率放大器，第三个子路构成Doherty辅助功率放大器。模式切换电路，通过利用两个正反向连接的二极管分别导通或截止来实现针对Outphasing和Doherty模式的切换功能，并提供相应的电抗成分。经过前端信号调理电路得到辅助功放信号和两路输入等幅异向Outphasing信号，实现了高回退功率放大的功能。该发明思路独特，设计结构简单，回退范围大，具有很好的推广前景。

技术领域

本发明涉及射频微波通信领域，提出了一种能够集成Outphasing(异向)和Doherty(多尔蒂)结构优势，具有高回退范围的高效率射频功率放大器。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，射频微波技术在人们的日常生活中越来越重要。为了在有限的频谱带宽内传输尽可能大的数据量，通信运营商通常需要对传输信号采用非常复杂的调制方式，而这会导致信号的峰值平均比(简称峰均比)变大，即信号包络会剧烈变化。传统的功率放大器形式如A类、AB类虽然能实现高保真放大，但是对于非恒包络信号的放大效率很低，尤其是在大功率回退的时候。因此，针对高峰均比信号应用，能同时兼顾高效率和高线性度的射频功率放大器成为学术和工业界的研究热点之一。众所周知，Outphasing和Doherty作为两种典型的负载调制型放大器，通过利用子放大器之间的相互电流调制效应，可以在高回退功率点仍然保持较高的效率。但是，传统的双支路Outphasing和Doherty结构虽然能在回退6dB左右保持较高效率，但是随着回退进一步的增加，效率会急剧下降。而随着信号调制复杂度的逐渐增加，当今及未来的信号峰均比可能达到10dB甚至更高，因而常规结构已无法胜任。

近年来，不少学者提出了许多有关提高射频功率放大器回退范围的方法。比较引人关注的是多路Doherty和Outphasing结构。对于Doherty结构来说，一些已经发表的文章通过增加子路来实现功率回退的拓展。就三路对称结构的Doherty来说，理论上可以将回退范围扩展至9.5dB。但是，这仍无法满足如正交频分复用(OFDM)信号10-13dB峰均比值的要求。其余的尝试如非对称三路结构虽然可以进一步提高功率回退范围但是会造成输出增益压缩。四路甚至更多路Doherty由于电路结构设计以及加工制造的复杂性较高，实用性不强。作为另一种典型的负载调制型放大器，Outphasing结构也能够在回退范围内保持高效率实现与Doherty相似的功能。但是值得注意的是，当回退范围较大时，容易造成子放大器提早饱和，会造成线性度的剧烈恶化，所以传统的双路Outphasing很难实现功率回退的进一步拓展。有学者利用对等幅异向的信号进行再一次Outphasing信号调制，从而生成四路Outphasing输入信号，该方法可以提高Outphasing输出功率的回退范围并且保持回退范围内高效率。但是由于Outphasing信号需要经过数字前端将信号处理为等幅异向的两路信号，那么四路信号就需要同时处理四种角度的变换，对数字设备前端的要求性高。为此有学者进一步提出采用全模拟电路的方法来实现Outphasing角度调制。此举虽然可以降低对数字端信号处理的要求，但是由于采用全模拟电路，射频信号相互之间的角度没有数字处理方法的精度高，会造成实际传输信号的效果不佳。因此目前对于结构简单并且功率回退范围高的功率放大器电路结构有很迫切的需求。并且随着通信技术的快速发展，信号峰值均值比(PSPR)会进一步增大。因此急需研制出高回退高效率功率放大器。高回退功率放大器也理所当然的成为了学术界和工业界研究的热点。

故针对目前技术中存在的上述不足，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种整合Doherty和Outphasing结构优点，进而实现高回退范围的集成Doherty-outphasing功率放大器。