[发明专利]一种新型合路的宽带Doherty功率放大器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种新型合路的宽带Doherty功率放大器及其设计方法，包括威尔金森功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路、负载调制网络和后匹配网络，威尔金森功分器将输入功率进行等分后分别输出给所述载波功率放大电路和峰值功率放大电路，所述载波功率放大电路的输出端和所述峰值功率放大电路的输出端与所述负载调制网络相连接，所述负载调制网络与所述后匹配网络相连接，经所述负载调制网络将功率输出给所述后匹配网络，经所述后匹配网络将功率输出给负载。本发明减小载波功率放大器输出端阻抗变换线的阻抗变换比；并在合路端使用简化实频法优化的后匹配网络，替代四分之一波长线实现到负载的宽带匹配，拓展Doherty功率放大器的工作带宽。

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，涉及一种新型合路的宽带Doherty功率放大器及其设计方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，我国正式进入了5G商用时代。而在5G时代，一个很重要的技术特性就是能够以高带宽、低延时，连接可能千百亿数量计算的万物。第五代移动通信也需要满足高移动性、无缝漫游和无缝覆盖。从原理上讲,实现宽带高速数据率和高移动性是困难的，能很大部分要都要取决于频带。这就对功率放大器提出了更高的要求。

功率放大器作为无线通信系统发射机中最重要的器件之一，其线性度、效率、带宽、稳定性等指标起到关键影响。目前，Doherty功率放大器因能高效放大调制信号且成本较低而成为当今无线通信所采用功率放大器的主流形式。

但传统Doherty功率放大器的负载调制网络中多次使用四分之一阻抗变换线，导致了其只能在较窄的带宽内正常工作，窄带特性已经不适用与目前的无线通信系统，因此设计一款适用于5G频段的宽带Doherty功率放大器成为了学术界和工业界研究的热点。

在Doherty功率放大器结构中限制带宽的因素有很多，如功分器、补偿线、主辅功率放大器的匹配电路、负载调制网络等都有限制带宽的作用。现有技术中，为了提高Doherty放大器的带宽通常采用以下方法：(1)用降低四分之一波长阻抗变换比值的负载调制网络来增加带宽，但合路点后的四分之一波长线依旧是限制带宽的问题所在。(2)采用双阻抗匹配方法有效缩短主辅功率放大器输出端补偿线长度。但双阻抗匹配方法给主辅功率放大器的匹配电路带来的要求极高。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究和改进，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于新型合路的宽带Doherty功率放大器，通过新型负载调制网络，减小了在载波放大器输出端的阻抗变换比值，并使用后匹配网络(简化实频法合成)将合路点阻抗匹配到负载端，替代了传统的四分之一波长阻抗变换器，以拓展Doherty功率放大器的工作带宽。。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种新型合路的宽带Doherty功率放大器，包括威尔金森功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路、负载调制网络和后匹配网络，其中，

所述威尔金森功分器将输入功率进行等分后分别输出给所述载波功率放大电路和峰值功率放大电路，所述载波功率放大电路的输出端和所述峰值功率放大电路的输出端与所述负载调制网络相连接，所述负载调制网络与所述后匹配网络相连接，经所述负载调制网络将功率输出给所述后匹配网络，经所述后匹配网络将功率输出给负载；

所述载波功率放大电路包括依次串联的载波输入匹配电路、载波功率放大器、载波输出匹配电路，所述载波输出匹配电路与负载调制网络相接；所述峰值功率放大电路包括依次串联的峰值输入匹配电路、峰值功率放大器、峰值输出匹配电路；

所述负载调制网络包括1/4波长的第一阻抗变换器T1和峰值补偿线T2；所述载波放大电路通过所述第一阻抗变换器T1与所述峰值放大电路中的峰值补偿线T2相连接，并经所述后匹配网络将功率输出给负载。