[发明专利]一种双输入双输出功率放大器

说明书

一种双输入双输出功率放大器，包括两个射频信号输入端、两个子功放和四端口网络；四端口网络包括两个输入端和输出端；两个射频信号输入端分别将射频信号对应输入一个子功放；两个子功放进行功率放大后，子功放将功率放大后的信号各自输入到四端口网络的一个输入端中；四端口网络的每个输出端连接有一根天线，两个输出端分别将功率馈送至对应的天线。本发明提出的双输入双输出功放，可根据外部环境，进行分离函数的重组，实现工作模式重构，对抗外部环境带来的性能下降。此外，通过宽带四端口网络综合技术、宽带子功放设计方法，可实现双输入双输出功放带宽扩展，解决现有双输入双输出功放带宽较窄的问题，更适用于未来高速通信系统。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种双输入双输出功率放大器。

背景技术

从3G通信时代演进至4G时代，数据速率从几十Kbps上升至百Mbps，高阶调制信号顺理成章地走向市场。随之而来的是，Doherty功放架构逐渐代替了传统单管功放，因为Doherty功放结构简单且具备优异的回退效率，可以处理峰均比较高的高阶调制信号。经过21世纪的第二个十年的蓬勃发展，Doherty功放逐渐走向成熟并占据了功放市场的主导地位。在21世纪第三个十年，5G正式走向商用，6G进入研讨阶段，数据速率再一次指数式增加，市场正在呼吁功放架构进行再次革新。大规模阵列天线及波束成形技术将成为国家实现5G/6G战略主导地位的核心技术之一。在此背景下，功放架构必然向多输入多输出演进。此外，在大规模阵列天线系统中，元件耦合环境复杂，导致功放端口阻抗失配，降低系统性能。另一方面，并不是所有天线都需要辐射相同的功率，天线之间的功率分配就变得至关重要。传统方式采用功放与天线一对一的连接方式，当辐射功率下降时，功放效率的下降导致整个系统效率也随之下降。

综上所述，有必要提出一种双输入双输出功放架构，根据实时信道状态，将更多的功率传送至最优天线。此外，当功放端口负载阻抗变化时，进行分离函数重构，进而实现功放工作模式的重构，对抗由天线耦合带来的阻抗失配。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，是克服现有双输入双输出功放输入状态固定、工作模式单一、电路可靠性差等问题，同时提供双输入双输出功放的宽带化设计方案。从而公开一种具备宽带特性的多输入多输出功率放大器架构，通过控制两路输入信号的幅度和相位，达到功放工作模式的重构，对抗功放端口阻抗失配的目的。

因此，提出一种双输入双输出功率放大器，具体技术方案如下：

一种双输入双输出功率放大器，其特征在于：包括两个射频信号输入端、两个子功放和四端口网络；

所述四端口网络包括两个输入端和输出端；

两个射频信号输入端分别将射频信号对应输入一个子功放；

两个子功放进行功率放大后，子功放将功率放大后的信号各自输入到四端口网络的一个输入端中；

所述四端口网络的每个输出端连接有一根天线，两个输出端分别将功率馈送至对应的天线。

为更好的实现本发明，进一步地：根据两个输出端口的负载阻抗来控制两路输入信号的幅度和相位，确保整个功放模块在端口阻抗失配的情况下，保持在最优的工作状态。

进一步地：每一个子功放包含依次串接的宽带输入匹配网络、有源晶体管和宽带输出匹配网络，所述每一个子功放的宽带输出匹配网络分别与四端口合成网络的两个输入端连接，所述有源晶体管与栅极偏置电路和漏极偏置电路相连。

进一步地：宽带输入匹配网络，将有源晶体管的最优源阻抗匹配至系统阻抗；宽带输出匹配网络将所述有源晶体管的最优负载阻抗匹配至系统阻抗。

进一步地：所述栅极偏置电路和所述漏极偏置电路采用等效四分之一波长的微带线实现，保证直流电源能够为有源晶体管提供稳定的工作电压。