[发明专利]一种F类高效Doherty功率放大器

说明书

本发明公开一种F类高效Doherty功率放大器，包括威尔金森等分功分器、F类载波功放电路、F类峰值功放电路、相位补偿线、负载调制网络；威尔金森等分功将输入功率均分两路传送至F类载波功放电路和F类峰值功放电路，F类载波功放电路输出侧相位补偿线使F类载波功放电路输出阻抗在回退状态下匹配至100Ω，F类峰值功放电路输出侧相位补偿线使F类峰值功放电路输出阻抗在回退状态下匹配至无穷大，F类峰值功放电路输入侧相位补偿线调整载波支路和峰值支路的相位，使二者在合路点相位对齐；负载调制网络将载波支路和峰值支路相连接，将功率传输至50Ω负载。本发明能够准确匹配晶体管的基波阻抗、二次谐波阻抗和三次谐波阻抗。

技术领域

本发明涉及功率放大器技术领域，特别是涉及一种F类高效Doherty功率 放大器。

背景技术

现代无线通信系统中，频谱资源越来越稀缺，为提高频谱利用率和信号带 宽，常用各种调制方式如正交频分复用、正交振幅调制、正交相移键控对信号 进行调制和解调，导致了信号具有高峰均比特性。普通功率放大器在功率回退 区效率会大幅度下降，难以对此类信号进行高效放大。因此，研究人员提出采 用包络跟踪技术、包络消除和恢复技术、Doherty技术等设计新型功放，其中， Doherty功放因电路结构简单、易于实现成为提高回退效率的最佳解决方案。

传统Doherty功放中载波功放工作在AB类状态下，峰值功放工作在C类状 态下，由于缺少对谐波阻抗的控制导致理想情况下其饱和效率和回退6dB效率 最高仅为78.5％。而理想情况下F类功放能够实现100％的效率，其工作原理是 在晶体管输出端添加谐波控制电路，将偶数阶谐波阻抗调整为短路，奇数阶谐 波阻抗调整为开路，使得晶体管漏极电压呈方波，漏极电流呈半正弦波，并且 二者在时域上没有重叠，从而实现100％的效率。将F类功放的设计思路应用在 Doherty功放的设计中，可以进一步提升Doherty功放的效率。

但是，现有F类Doherty功放没有实现优异的效率，主要是因为它们没有考 虑寄生参数的影响或者谐波阻抗匹配不够准确以及电路结构复杂，这会降低F 类Doherty功放的工作效率。实际电路设计中，通常只考虑二次谐波和三次谐波。

综上所述，有必要提出一种新型F类高效Doherty功率放大器，以解决现有Doherty功放存在的问题，从而以简化的电路结构实现高效的Doherty功放。

发明内容

本发明的目的是克服了现有Doherty功放存在的电路复杂度过高、忽略寄 生参数影响、谐波阻抗匹配不准确的问题，而提供一种F类高效Doherty功率 放大器，在考虑寄生参数的影响下，简化了F类载波功放和峰值功放的电路结 构，且精确匹配了谐波阻抗和基波阻抗，从而达到提升效率的目的。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种F类高效Doherty功率放大器，包括威尔金森等分功分器、F类载波功 放电路、F类峰值功放电路、相位补偿线和负载调制网络；威尔金森等分功用于 将输入功率均分为两路分别传送至载波支路的F类载波功放电路和峰值支路的F 类峰值功放电路，F类载波功放电路输出侧的相位补偿线一用于使F类载波功放 电路的输出阻抗在回退状态下匹配至100Ω，F类峰值功放电路输出侧的相位补 偿线二用于使F类峰值功放电路的输出阻抗在回退状态下匹配至无穷大，F类峰 值功放电路输入侧的相位补偿线三用于调整载波支路和峰值支路的相位，使二 者在合路点相位对齐；负载调制网络用于将载波支路和峰值支路相连接，将功 率传输至50Ω负载。

本发明F类高效Doherty功率放大器，其输出匹配电路结构简单，计算方 便，能够准确匹配晶体管的基波阻抗、二次谐波阻抗和三次谐波阻抗；由于载 波功放和峰值功放均采用F类高效模式，提高了Doherty功放的峰值效率和回 退效率；另外，提出的F类Doherty功放结构紧凑，尺寸较小。

附图说明

图1是本发明实施例的F类高效Doherty功率放大器的整体电路结构图；