[发明专利]一种双频大回退Doherty功率放大器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种双频大回退Doherty功率放大器及其设计方法，包括非对称功分器、载波功率放大模块、峰值功率放大模块和合路阻抗匹配网络，利用左右手复合线理论构建了双频移相器。双频移相器实现任意两个频段的任意相移，使得峰值功率放大模块的输出匹配网络在小信号输入状态时，其S参数能够尽可能的贴近开路点附近，能够进一步的提高非对称Doherty功率放大器的回退区间。

技术领域

本发明属于微波射频通信领域，具体是一种射频功率放大器，尤其涉及一种基于左右手复合传输线结构的双频大回退Doherty功率放大器。

背景技术

射频功率放大器是射频通信前端的关键组件，5G通信具有调制复杂、大带宽和信号峰均比高的特点，对功率放大器的回退区间和效率提出了更高要求。采用负载调制技术的Doherty功放具有回退效率高和线性度好的优良特性。通过研究双频移相器，将峰值功放的S参数输出匹配至开路点附近，从而提高回退区间，以此来适应5G通信信号高峰均比的特性。由于占用空间少、功耗低等优点，多频带射频功率放大器在近年来受到广泛关注。最早期的多频放大器主要通过安装多个不同频段的放大器并使用单刀多掷开关或使用一个专门设计的宽带负载网络覆盖整个频段来实现。随着器件的小型化、成本降低，前者高额的成本、过大的尺寸和较低的工作效率越来越难以满足相关产业的要求；而后者想要在一个宽带范围内获得高效率相当困难。

针对目前技术中存在的困难，有必要进行研究，来实现一种简单的双频结构来实现将峰值功放的输出端口匹配至开路点附近所需的相移，并在此基础上提出一种在保证大回退区间效率情况下的双频Doherty功率放大器，并且使其能在5G频段下进行工作。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种基于左右手复合传输线结构的双频大回退Doherty功率放大器及其设计方法，采用非对称功分器，T型微带结构和串联微带线构成的双频输入输出匹配网络，多级阶跃微带线串联的双频阻抗逆变器和多级阶跃微带线串联的合路输出匹配网络扩展带宽，复合左右手传输线结构构成的双频移相器实现在5G工作频段内能够保证回退效率和足够的饱和效率的前提下提高回退区间。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种双频大回退Doherty功率放大器，包括非对称功分器、载波功率放大模块、峰值功率放大模块、双频阻抗逆变器、双频移相器、合路输出匹配网络。

所述非对称功分器，输入端与射频信号输出端连接，输出端分别与载波功率放大模块和峰值功率放大器模块输入端连接。

所述载波功率放大器模块包括载波功放相位补偿线，载波输入匹配/偏置网络、载波功率放大器、载波输出匹配/偏置网络和双频阻抗逆变器。

所述峰值功率放大器模块包括峰值输入匹配/偏置网络、峰值功率放大器、峰值输出匹配/偏置网络和双频移相器。

所述合路输出匹配网络包括三节阶跃式阻抗匹配微带线。

作为优选的技术方案，所述非对称Wilkinson功分器，由微带线TL1～TL9，弧形微带线Curve1～Curve4和电阻R1组成,其中，微带线TL1一端作为端口1，另一端与TL2和TL3的一端相连接。微带线TL8、TL9一端作为端口2和端口3，另一端分别与微带线TL6、TL7的一端相连。微带线TL2、弧形微带线Curve1、微带线TL4、弧形微带线Curve3、微带线TL6依次串联构成功分器的一路，微带线TL3、弧形微带线Curve2、微带线TL5、弧形微带线Curve4、微带线TL7依次串联构成功分器的另一路；微带线TL6和微带线TL7之间串联电阻R1以平衡电流和增加隔离度，构成非对称Wilkinson功分器，工作频段为0.7～2.8GHz；公分比为1：2。

作为优选的技术方案，所述输入与输出匹配网络采用T型结构和阶跃微带线串联的结构进行双频阻抗匹配，并在一定程度上拓展两个工作频段的带宽