[发明专利]一种双模双带高效率Doherty功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种双模双带高效率Doherty功率放大器。

背景技术

在现代无线通信系统中，效率和线性始终是功率放大器的两个关键因素。通信系统对数据传输速率要求越来越高及日益紧张的频谱资源，导致了高效但复杂的调制方式，使信号具有很高的峰均比（PAR）。传统功放需工作在大的回退区域才能保证通信的线性指标，这样就导致了功放的整体效率低下。

Doherty功放于1936年由W.H.Doherty首创。Doherty功放是目前提高发射机平均效率的常用技术之一。传统Doherty结构框图如图1所示，功率分配器10将射频信号分成等量同相的两路信号；经过等分的射频信号通过输入匹配网络21和22分别进入主功放31和峰值功放32；主功放的输出匹配网络41和峰值功放的输出匹配网络42给信号提供最佳负载；主功放的相位补偿线51和峰值功放的相位补偿线52对放大后的射频信号进行相位处理，使得两路信号在功率合成点进行同相合成；阻抗逆置器50对主功放的负载进行倒置以达到在不同的功率状态下进行合理的匹配；阻抗变换器70将负载阻抗（通常是50欧姆）变换为主功放和峰值功放所需的阻抗。在无线发射机领域，传统的Doherty功率放大器结构及其原理是公知的，在此不再详细描述。

Doherty功放技术通过控制主功放和峰值功放在不同功率点的阻抗及峰值功放的导通状态来得到总体高效率。由于Doherty的阻抗逆置器和阻抗变换器都是由四分之波长线来实现，所以其带宽较窄。

随着无线通信技术的发展，涌现出越来越多先进的通信标准，如WCDMA，TD-SCDMA，WIMAX，LTE等等。为了节约能源和削减运营商维护、升级基站成本，都要求基站能够同时工作在多频带。通信系统从3G到4G的无缝过渡及其后向兼容也对多频段的工作模型提出了需求。由于先进而复杂的调制信号具有高峰均比（PAR）的特性，能够工作在多个频带且提升信号的平均功率的双模双带Doherty功放技术是一种有潜力的方案。

由于射频微波晶体管的工作带宽往往较宽，如GaN、GaAs。双模双带Doherty功放的关键技术在于实现双频无源电路，如双频带功分器、双频带匹配电路、双频带相位补偿线、双频带四分之波长线等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种在较大功率回退范围内，能同时工作在双频带的Doherty功率放大器。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种双模双带高效率Doherty功率放大器，该放大器包括：

-双频带功率分配器100，对两个任意频率的信号进行分配；

-双频带输入匹配200，对两路功放进行合理的增益匹配，得到适当的电压驻波比；

-核心放大单元300，采用Doherty功率放大器，其具有至少一个峰值功放302和至少一个主功放301，通过控制峰值功放302在不同功率下的导通状态，来对主功放301进行负载调制，以提高平均效率；

-双频带输出匹配400，对两路功放进行功率匹配，以得到最大输出功率；

-双频带相位补偿线500，包括主功放支路相位补偿线501和峰值功放相位补偿线502，主功放支路相位补偿线501在功率回退点将主功放301的负载阻抗变换到临近最佳效率点，峰值功放相位补偿线502在小功率状态下，使峰值功放302的输出阻抗呈现无穷大状态，以防止主功放支路的功率泄漏到峰值功放支路；

-双频带阻抗逆置器600和双频带阻抗变换器700，是在两个频率上等效为四分子波长线，双频带阻抗逆置器600的特征阻抗为50Ω，双频带阻抗变换器700的特征阻抗为35.35Ω，它们分别对负载阻抗进行逆置和变换；

所述双频带功率分配器100的输入端接信号源的输出，所述双频带输入匹配200的输入、输出端口分别与双频带功率分配器100的输出端和核心放大单元300的输入端相连，所述双频带输出匹配400的输入、输出端口分别与核心放大单元300的输出端和双频带相位补偿线500的输入端相连，所述双频带阻抗逆置器600的输入端与双频带相位补偿线501输出端相连，其输出端与双频带阻抗变换器700的输入端、双频带相位补偿线501的输出端相连，所述双频带阻抗变换器700的输入端是两路功率的合成点，其输出端接终端负载。

所述的双频带功率分配器100至少包括一个双频带等功率分配器或者一个双频带非等功率分配器，等功率分配器对功率进行等量分配，非等功率分配器对功率进行非等量分配。