CN108963403B - 一种基于波导电感性窗的Doherty功率合成器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于波导电感性窗的Doherty功率合成器，主路输入信号经过主路变压器、主路延时线和主路K型阻抗变换器后得到的信号与辅路输入信号经过辅路延时线和辅路变压器后得的信号进行叠加，叠加后的信号经过合路K型阻抗变换器后输出；主路K型阻抗变换器能够实现其输入端阻抗与负载端阻抗的反比例变换，合路K型阻抗变换器能够实现最终输出端的负载阻抗与辅路变压器输出阻抗之间的变换。本发明损耗低、集成度高、便于制造。

Description

一种基于波导电感性窗的Doherty功率合成器
技术领域
本发明涉及微波无源器件，特别是涉及功率合成器。
背景技术
随着现代无线通信系统的高速发展和日臻成熟，作为其重要组成部分的 Doherty高效率功率放大器也引起了广泛的关注和研究。在传统的6GHz以下低频设计中，基于微带传输线结构的功率合成器非常常见。但是，在20GHz以上毫米波频段中，微带结构存在插损大、加工困难等问题，微带结构的合路器性能指标较差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种低插损、易于加工的基于波导电感性窗的Doherty功率合成器。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的主路输入信号经过主路变压器、主路延时线和主路K型阻抗变换器后得到的信号与辅路输入信号经过辅路延时线和辅路变压器后得的信号进行叠加，叠加后的信号经过合路K型阻抗变换器后最终输出；主路K型阻抗变换器能够实现其输入端阻抗与负载端阻抗的反比例变换，合路K型阻抗变换器能够实现最终输出端的负载阻抗与辅路变压器输出阻抗之间的变换。
进一步，所述主路变压器包括微带波导转换器，主路输入信号经过主路变压器之前先经过微带线。
进一步，所述辅路变压器包括微带波导T型结。
进一步，所述主路延时线包括波导延时线。
进一步，所述辅路延时线包括微带延时线。
进一步，所述主路K型阻抗变换器包括波导电感性窗阻抗变换器，波导电感性窗阻抗变换器包括一段波导以及对称的波导窄边膜片。
进一步，合路K型阻抗变换器包括波导电感性窗阻抗变换器，波导电感性窗阻抗变换器包括一段波导以及对称的波导窄边膜片。
有益效果：本发明公开了一种基于波导电感性窗的Doherty功率合成器，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
(1)损耗低：本发明采用波导结构，相比于传统微带线结构的功率合成器，插入损耗显著降低；
(2)集成度高：本发明采用的K型阻抗变换器，将传输线和电感在同一个工艺结构上实现。
(3)便于制造：本发明结构形状规则简单，物理尺寸和容差范围适当，仅通过常规的加工工艺可以实现，不包含复杂结构尺寸。
附图说明
图1为传统的Doherty合路器的基本原理图；
图2为本发明具体实施方式中Doherty功率合路器的详细原理图；
图3为本发明具体实施方式中Doherty功率合路器的结构图；
图4为本发明具体实施方式中Doherty功率合路器的输入阻抗特性示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种基于波导电感性窗的Doherty功率合成器，在如图1所示的现有技术中的Doherty功率合成器进行了改进，如图2和图3所示，主路输入信号经过微带线1、主路变压器、主路延时线和主路K型阻抗变换器后得到的信号与辅路输入信号经过辅路延时线和辅路变压器后得的信号进行叠加，叠加后的信号经过合路K型阻抗变换器后最终输出；主路K型阻抗变换器能够实现其输入端阻抗与负载端阻抗的反比例变换，合路K型阻抗变换器能够实现最终输出端的负载阻抗与辅路变压器输出阻抗之间的变换。
如图3所示，主路变压器包括微带波导转换器2，微带波导转换器2用于将主路输入信号馈入波导。辅路变压器包括微带波导T型结6，微带波导T型结6用于将辅路输入信号馈入波导，并将主路信号与辅路信号进行叠加。
如图3所示，主路延时线包括波导延时线3，波导延时线3用于主路输入延时的任意连续调节。辅路延时线包括微带延时线5，微带延时线5用于辅路输入延时的任意连续调节。
如图3所示，主路K型阻抗变换器包括波导电感性窗阻抗变换器4，波导电感性窗阻抗变换器4包括一段波导以及对称的波导窄边膜片41。合路K型阻抗变换器包括波导电感性窗阻抗变换器7，波导电感性窗阻抗变换器7包括一段波导以及对称的波导窄边膜片71。波导窄边膜片41和波导窄边膜片71的厚度、深度以及波导的纵向长度均可调节，用于改变阻抗变换的倍数。波导电感性窗阻抗变换器4和波导电感性窗阻抗变换器7采用分布传输线与并联电感的组合，实现了输入阻抗与负载阻抗的反比例关系，随着负载阻抗的上升，输入阻抗相应下降。
下面介绍一下该功率合成器的信号传递过程：主路输入信号输入微带线1，经过微带波导转换器2进入波导，经过波导延时线3和波导电感性窗阻抗变换器4传输至微带波导T型结6的波导端。辅路输入信号输入微带延时线5，经过微带波导 T型结6后传输至微带波导T型结6的波导端。主路信号和辅路信号在微带波导T 型结6的波导端叠加，叠加后的信号经过波导电感性窗阻抗变换器7最终从信号输出端10输出。
图4为展示Doherty合路器的输入阻抗特性的史密斯圆图，主路输入阻抗和辅路输入阻抗随着输入信号大小变化动态调节的轨迹。当信号由小增大直至满幅度时，主路输入阻抗延图中轨迹，从远离圆心端趋向圆心，辅路输入阻抗延着图示的轨迹也从远端向圆心运动。

Claims (3)

1.一种基于波导电感性窗的Doherty功率合成器，其特征在于：主路输入信号经过主路变压器、主路延时线和主路K型阻抗变换器后得到的信号与辅路输入信号经过辅路延时线和辅路变压器后得到 的信号进行叠加，叠加后的信号经过合路K型阻抗变换器后最终输出；主路K型阻抗变换器能够实现其输入端阻抗与负载端阻抗的反比例变换，合路K型阻抗变换器能够实现最终输出端的负载阻抗与辅路变压器输出阻抗之间的变换；所述主路延时线包括波导延时线（3）；所述辅路延时线包括微带延时线（5）；所述主路K型阻抗变换器包括波导电感性窗阻抗变换器（4），主路K型阻抗变换器的波导电感性窗阻抗变换器（4）包括一段波导以及两片对称的波导窄边膜片（41）；所述合路K型阻抗变换器包括波导电感性窗阻抗变换器（7），合路K型阻抗变换器的波导电感性窗阻抗变换器（7）包括一段波导以及两片对称的波导窄边膜片（71）。
2.根据权利要求1所述的基于波导电感性窗的Doherty功率合成器，其特征在于：所述主路变压器包括微带波导转换器（2），主路输入信号经过主路变压器之前先经过微带线（1）。
3.根据权利要求1所述的基于波导电感性窗的Doherty功率合成器，其特征在于：所述辅路变压器包括微带波导T型结（6）。
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