[发明专利]一种双频带射频异向功率放大器

说明书

本发明公开一种双频带射频异向功率放大器。该射频异向功率放大器包括输入信号调理电路、两路双带功率放大处理电路、双带功率合成电路；其中每一路均包括双带输入匹配电路、偏置电路、功率放大器、双带虚部补偿电路。其中双带功率合成电路采用T型或者Pi型节替换传统的90度阻抗变换器实现双频带不同阻抗的90度变换，双带虚部补偿电路采用T型节来满足双频带不同虚部的补偿。通过信号调理电路得到的等幅异向两路信号作为输入信号，从而实现了双频带异向射频功率放大器。本发明所提出的双频带射频异向功率放大器填补了双频带Outphasing的设计空白，并且设计思路简单，便于推广。

技术领域

本发明涉及射频微波通信领域，提出了一种能够在两个独立频带下工作的高效率射频异向功率放大器。

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界和工业界的研究热点之一。异向功率放大器因能在保持输出信号高线性度的同时实现高效放大调制信号，从而得到射频微波功放研究人员的广泛重视。异向功率放大器包括上下两个子放大器，其工作时候由信号调理电路预先将基带信号进行上变频，并且分成两路具有恒定幅度、相位不同的调制信号进行激励。由于输入端激励信号的幅度恒定，因此可以采用D类、E类等开关式放大器作为子放大器的选择，从而保证了高放大效率。紧接着，通过一个输出端合成器将两路等幅异相的信号进行合并，可重新还原输入的调制信号的波形，进而达到在高效放大信号的同时实现高线性。但是，由于反向放大器整体效率是子放大器放大效率与输出合成器合成效率的乘积，于是，为了保证高效率我们采用无隔离输出合成器对两路信号进行高效合并。但是，该种形式的合成器(Chreix合成器)会对两个子功放引入无功虚部。为了消除上述虚部对其效率造成的影响，一个经典的Chireix异向功率放大器需要在输出端为子放大器提供合适的虚部补偿和阻抗匹配。

然而，随着通信技术的快速发展，各种调制方式相继出现，各运营商能获得的授权频率也各不相同。为了提升通信系统对各种制式信号的适应性，亟须研制出能支持多频带工作的高效率功率放大器。多频带异向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。但是，受制于前期设计理论的不完善，目前有关多频异向功率放大器的设计方案基本属于空白。

针对目前现有技术中存在的不足，实有必要进行研究，以提供一种通用的关于多频率异相放大器的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可以实现在两个频带下工作的异向高效功率放大器。通过将经典的Chireix异向单频带功率放大器结构中各部分单频率元件替换为双频带元件，实现双频带功能。

为了填补现有技术的缺陷，本发明采用经典的ChireixOutphasing结构来配置。该放大器的核心设计方法是将经典Chireixoutphasing放大器的各结构包括输出功率组合电路、输出虚部补偿电路、输入匹配电路，采用特殊的双带结构来替换各部分进而实现双带射频异向功率放大器。其中功率合成电路采用T型或者Pi型节替换传统的90度阻抗变换器实现双频带不同阻抗的90度变换，输出虚部补偿电路采用T型节来满足双频带不同虚部的补偿。另外为了验证设计方法的通用性，该放大器的输入匹配电路也采用输出匹配电路的设计方法。最后通过输入信号调理电路得到的等幅异向两路信号作为输入信号，从而实现了双频带异向射频功率放大器。本发明所提出的双频带射频异向功率放大器填补了双频带Outphasing的设计空白，并且设计思路简单，便于推广。

具体如下：