[发明专利]一种宽带Doherty功率放大器及设计方法

说明书

本发明公开了一种宽带Doherty功率放大器及设计方法。传统Doherty功率放大器在特定频率处的实现最佳阻抗变换的四分之一波长阻抗变换器限制了其带宽。本发明一种宽带Doherty功率放大器，包括功分器、载波放大器、峰值放大器、第一补偿线、第二补偿线、第三补偿线和低通滤波匹配模块。低通滤波匹配模块包括电长度均为λ/8的第1微带线、第2微带线、……、第n微带线，n为三的倍数。第1微带线的一端接峰值放大器与第二补偿线的合路点，另一端接第2微带线及第3微带线的一端。第2微带线及第3微带线的另一端均悬空。本发明通过使用低通滤波匹配方法，使得功率放大器在保持高效率的同时，带宽增大，同时保证了带宽内回退效率达到设计要求。

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，具体涉及一种基于新型低通匹配合路端结构的宽带Doherty功率放大器及设计方法。

背景技术

半个多世纪以来，射频微波技术得到了迅猛的发展，在手机、卫星通信、WLAN等通信领域被广泛应用。射频功放模块是无线通信系统中的重要组成部分，为了满足信号的远距离传输并且保障信号可靠接收，在无线收发系统中必须使用功放模块来进行信号的放大。因此，功率放大器模块的性能直接决定了整个收发机系统的工作情况。毫无疑问，功放模块是射频前端的核心部分。

随着移动设备的快速增长，预计第五代移动通信系统(5G)将在2020年及以后实现标准化和商业化。根据5G的新标准，用户对于数据速率的需求不断增长，使得整个通信系统对于信号带宽和峰均功率比的要求也越来越高。在这种情况下，功率放大器作为发射机的关键元件，需要在宽频带的输出回退区域提高效率。Doherty功率放大器因能高效放大器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。但是，传统Doherty功率放大器存在一定技术问题，在特定频率处的实现最佳阻抗变换的四分之一波长阻抗变换器限制了传统Doherty功率放大器的带宽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于新型低通匹配合路端结构的宽带Doherty功率放大器及设计方法

本发明一种宽带Doherty功率放大器，包括功分器、载波放大器、峰值放大器、第一补偿线、第二补偿线、第三补偿线和低通滤波匹配模块。所述载波放大器的输入端接功分器的第一输出端，负载端接第一补偿线的一端。第一补偿线的另一端接第二补偿线的一端。第三补偿线的一端接功分器的第二输出端，另一端接峰值放大器的输入端。峰值放大器的负载端与第二补偿线的另一端相连。

所述的低通滤波匹配模块包括电长度均为λ/8的第1微带线、第2微带线、……、第n微带线，n为三的倍数。所述第1微带线的一端接峰值放大器与第二补偿线的合路点，另一端接第2微带线及第3微带线的一端。第2微带线及第3微带线的另一端均悬空。

所述第3i+1微带线的靠近峰值放大器的那端接第3i-2微带线远离峰值放大器的那端，远离峰值放大器的那端接第3i+2微带线及第3i+3微带线的一端。第3i+2微带线及第3i+3微带线的另一端均悬空，i＝1,2,…,n/3-1。

在i＝1,2,…,n/3的情况下，第3i-2微带线的特征阻抗值满足式(1)；第3i-1微带线、第3i微带线的特征阻抗值均满足式(2)。

Z_3i-1＝Z_3i＝ω₀·L_i 式(2)

其中，ω₀＝2πf；f为需要放大的信号的中心频率；C_i的取值与L_i的取值在0.5dB等波纹契比雪夫归一化低通滤波电路参数表(科学出版社2010年出版的《射频通信电路设计》第152页)查取。查取方法为：在波纹契比雪夫归一化低通滤波电路参数表中找到目标行。目标行为阶对应的那行(第行)。目标行的第2i-1个参数为C_i的取值，第2i个参数为L_i的取值。