[发明专利]一种宽带高效率的功率放大器及实现方法

说明书

本发明公开了一种宽带高效率的功率放大器及实现方法，包括功分器、相位补偿线、载波功率放大器、峰值功率放大器及宽带后匹配网络；所述相位补偿线包括第一相位补偿线及第二相位补偿线，所述功分器将输入射频信号等分为两路，一路信号通过第一相位补偿线输入载波功率放大器；另一路信号输入峰值功率放大器，信号经过峰值功率放大器放大后与第二相位补偿线一端连接，所述第二相位补偿线的另一端与载波功率放大器的输出端连接于合路点，然后与宽带后匹配网络连接，所述宽带后匹配网络与负载连接。本发明在24到32GHz的频带内展现出了较高的回退效率和较宽的带宽。

技术领域

本发明涉及微波毫米波通讯领域，具体涉及一种宽带高效率的功率放大器及实现方法。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，射频通信技术在当今的5G时代变得越来越重要，人们对于数据的传输速率和通信质量的要求也越来越苛刻。但是，目前我们所应用的频段较低，频谱资源有限，已经不能满足日益增长的高速传输的需要，因此频率更高、带宽更宽的毫米波频段也成为了未来5G移动通信的发展趋势，而毫米波中的Ka波段成为了很多发达的西方国家的主要应用频段。

在5G移动通信系统中采用多输入多输出和载波聚合技术可以大幅提高数据速率并拥有更低的延迟，而数据的高速传输以及高质量传输让人们不得不应用更复杂的调制信号，也使得峰均比(PAPR)被不断地提高，因此仅仅满足饱和功率下的性能是远远不够的，还需要照顾到回退点下的性能。Doherty功率放大器以高回退效率等优势，成为射频发射前端中最受欢迎的效率增强技术。

然而，由于传统的Doherty放大器结构中的阻抗逆变器采用电长度为四分之一波长的微带线，这使得它只能表现出窄带特性，而在毫米波频段中若加上无源电路损耗则会变大，导致效率也相对较低。因此，在毫米波频段中宽带高效率Doherty功率放大器的实现显得尤为重要。

发明内容

为了克服现有放大器带宽不够及效率不足的缺点，本发明提供一种宽带高效率的功率放大器及实现方法，具体涉及一种Ka波段宽带高效率Doherty功率放大器。

本发明采用如下技术方案：

一种宽带高效率的功率放大器，包括功分器、相位补偿线、载波功率放大器、峰值功率放大器及宽带后匹配网络；所述相位补偿线包括第一相位补偿线及第二相位补偿线，所述功分器将输入射频信号等分为两路，一路信号通过第一相位补偿线输入载波功率放大器；另一路信号输入峰值功率放大器，信号经过峰值功率放大器放大后与第二相位补偿线一端连接，所述第二相位补偿线的另一端与载波功率放大器的输出端连接于合路点，然后与宽带后匹配网络连接，所述宽带后匹配网络与负载连接。

进一步，第一相位补偿线的特征阻抗为50欧姆，电长度为90度；

第二相位补偿线的特征阻抗为2ZL，电长度为60度。

进一步，所述载波功率放大器包括第一输入匹配电路、第一载波放大器晶体管、第一级间匹配电路、第二载波放大器晶体管及第一阻抗逆变器，其具体连接方式如下：

所述第一输入匹配电路的输入端与第一相位补偿线连接，其输出端与第一载波放大器晶体管的栅极连接，第一载波放大器晶体管的漏极与第一级间匹配电路的输入端连接，第一级间匹配电路的输出端与第二载波放大器晶体管的栅极连接，第二载波放大器晶体管的漏极与第一阻抗逆变器的输入端连接，第一阻抗逆变器的输出端与合路点连接。

进一步，所述峰值功率放大器包括第二输入匹配电路、第一峰值放大器晶体管、第二级间匹配电路、第二峰值放大器晶体管及第二阻抗逆变器，其具体连接方式如下：