[发明专利]一种宽带高增益的Doherty功率放大器及其实现方法

说明书

本发明公开了一种宽带高增益的Doherty功率放大器及其实现方法，涉及新一代信息技术。针对现有技术中高功率回退的情况导致功率损耗的问题提出本方案，三路非均匀功分器用于将输入功率进行不等分配为三路功率不同的信号PmPa1Pa2；分别经过载波功率放大电路、第一峰值功率放大电路和第二峰值功率放大电路后，输入至负载调制网络并信号调制输出至负载。优点在于，通过反向输入功率，使得载波放大电路的输入功率分配占比变大，降低低功率输入工作时输入功率的浪费，从而提高三级Doherty功率放大器的增益。

技术领域

本发明涉及射频前端技术领域，尤其涉及一种宽带高增益的Doherty功率放大器及其实现方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，射频微波技术在人们的日常生活中变得越来越重要。无线通信经历1G到5G的发展，为了提高数据传输容量和速率，人们提出了更复杂的信号调制方案。此外，面对频谱资源的日益紧缺，能同时覆盖多个工作频段并兼容多种协议制式的无线宽带系统已经成为无线通信技术的研究重点。

为了获得更宽的带宽和更高的峰均功率比(PAPR)，有关高效率和宽带射频功率放大器已成为研究焦点。高峰均功率比的信号在大部分时间内都需要低功率和中等功率，这使得功率放大器仅工作在一个低效率的区域。因为Doherty功率放大器在较宽的功率范围内具有恒定的效率，所以是解决这一问题较好方案。但是，一方面传统的Doherty功率放大器表现出小于10％分数带宽的窄带特性；另一方面传统的Doherty功率放大器在低功率时，由于峰值放大器的关闭，使得输入功率对输出无贡献，导致增益降低。

因此，对Doherty功率放大器带宽的增强和增益的改善方面进行研究显得尤为迫切。另外，随着通信技术发展，传统两路功率放大器功率回退的范围已经不能满足当今无线通信系统的要求，需要提出新的三级Doherty结构，以满足在更高功率回退的情况下提高功放效率的同时增大高效率功率回退的范围。

发明内容

本发明目的在于提供一种宽带高增益的Doherty功率放大器及其实现方法，可以增强带宽和改善增益，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明所述的一种宽带高增益的Doherty功率放大器，包括三路非均匀功分器、载波功率放大电路、第一峰值功率放大电路、第二峰值功率放大电路以及负载调制网络；所述的三路非均匀功分器用于将输入功率进行不等分配为三路信号Pm、Pa1和Pa2，且三路信号的功率PmPa1Pa2；信号Pm经过所述载波功率放大电路后输入至负载调制网络，信号Pa1经过所述第一峰值功率放大电路后输入至负载调制网络，信号Pa2经过所述第二峰值功率放大电路后输入至负载调制网络；所述的负载调制网络将三路信号调制后输出至负载。

所述的负载调制网络包括第一阻抗逆变器、第二阻抗逆变器、第三阻抗逆变器、第一输出阻抗匹配网络和第二输出阻抗匹配网络；所述载波功率放大电路输出端连接第一阻抗逆变器输入端，第一阻抗逆变器输出端连接第二输出阻抗匹配网络输入端，第二输出阻抗匹配网络输出端接所述负载；所述第一峰值功率放大电路输出端连接第二阻抗逆变器输入端，第二阻抗逆变器输出端连接第三阻抗逆变器输入端，第三阻抗逆变器输出端连接第二输出阻抗匹配网络输入端；所述第二峰值功率放大电路输出端连接第一输出阻抗匹配网络输入端，第一输出阻抗匹配网络输出端连接第三阻抗逆变器输入端。

所述的载波功率放大电路包括依次串联的第一输入阻抗匹配网络和AB类功率放大器。所述的第一峰值功率放大电路包括依次串联的第二输入阻抗匹配网络和第一C类功率放大器。所述的第二峰值功率放大电路包括依次串联的第三输入阻抗匹配网络和第二C类功率放大器。所述第二C类功率放大器增益大于第一C类功率放大器增益，所述第一C类功率放大器增益大于AB类功率放大器增益。所述负载的阻抗为50欧姆。

一种宽带高增益的Doherty功率放大器的实现方法，将输入功率非均匀分成三路功率递减的信号，并分别输入三个增益递增的放大电路，三个放大电路分别输出至负载调制网络，调制后输出至负载。