[发明专利]Doherty功率放大器及包括其的基站和通信系统

说明书

本申请公开了一种Doherty功率放大器及包括其的基站和通信系统。该Doherty功率放大器包括功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路和负载调制网络。负载调制网络包括第一微带线、第二微带线和双频匹配电路，第一微带线和第二微带线的一端分别与载波功率放大电路和峰值功率放大电路的输出端连接，第一微带线和第二微带线的另一端相连接作为合路端与双频匹配电路的一端连接，双频匹配电路的另一端与负载连接。较传统的Doherty功率放大器而言，本发明的双频匹配电路可以补偿微带线的频散效应，能够显著提高功率放大器的带宽，提高回退效率，很好地应用于未来无线通信系统中。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种Doherty功率放大器及包括其的基站和通信系统。

背景技术

近年来，随着数据流量需求的日益增长，以及新的射频前端的出现，5G通信普及的速度越来越快。在逐渐向5G通信过渡的这一时间段内，为充分挖掘4G网络的潜力，保护现有的大规模通信资产，移动通信系统将产生新的通信标准和模式。这就要求发展新的频带，同时还需要尽可能的减少射频前端所占空间并降低成本，未来长时间内，这种情况会一直存在。功率放大器(PA)在无线通信系统中占据着重要的地位，其性能优劣严重影响着通信系统的质量，因此对功率放大器拓宽带宽的研究变得尤为重要。Doherty功率放大器具有结构简单、效率高、成本低的优点，因此其成为当今无线通信系统采用功率放大器的主流形式。

图1为传统的Doherty功率放大器示意性结构图。如图1所示，Doherty功率放大器100包括功分器110、载波功率放大电路120、峰值功率放大电路130和微带线TL1至TL3。载波功率放大电路120包括载波输入匹配电路121、载波放大器122、载波输出匹配电路123和补偿线124。峰值功率放大电路130包括峰值输入匹配电路131、峰值放大器132、峰值输出匹配电路133和补偿线134。功分器110将输入的射频(RF)信号分成两路分别送入载波功率放大电路120和峰值功率放大电路130，在低功率状态下，峰值放大器132并未进入工作状态，信号通过功分器110经由载波输入匹配电路121到载波放大器122，再通过载波输出匹配电路123提供输出功率。当输入信号的功率达到某一临界点时，峰值放大器132刚好进入工作状态，且载波放大器122此时也接近饱和状态。若再继续增加输入功率，则峰值放大器132刚好进入稳定的工作状态，整个Doherty功率放大器进入高输出功率状态。载波功率放大电路120后的1/4波长微带线TL2起到阻抗变换的作用，即在峰值放大器132工作时，起到减小载波放大器122的等效负载阻抗的作用，使得输出功率和效率都维持在较高水平。

传统Doherty功率放大器使用两节阻抗变换器进行负载调制，而这两节阻抗变换器全部由1/4波长微带线(即图1中的微带线TL2和TL3)组成，这样就限制了Doherty功率放大器的带宽特性。其主要原因是1/4波长微带线存在频散效应，即现有技术对输出端的微带线是在某一中心频率的基础上设计的，随着信号频率偏离中心频率，输出端的阻抗变换线和相位补偿线会有相对较大的波动，从而导致载波功率放大电路和峰值放大电路的输出阻抗不稳定，这种不稳定造成了传统Doherty功率放大器带宽偏窄的缺点。

随着无线通信技术的发展，信号带宽也在不断增大，如何拓宽Doherty功率放大器的带宽，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种Doherty功率放大器及包括其的基站和通信系统，能够显著提高Doherty功率放大器的带宽。