CN109302151B - 补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器，涉及通信技术领域。该Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线，主功率放大电路与第一补偿线电连接，峰值功率放大电路与第二补偿线电连接，第一补偿线与第二补偿线电连接形成合成点。由于第一补偿线和第二补偿线的电长度是通过补偿线的电长度确定方法提供的：基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及峰值功率比计算获得，即本发明提供的Doherty功率放大器的实际的功率回退点是依据实际需求确定的，从而既能保证在功率回退的情况下具有较高的效率，又能保证在满功率时正常工作，具备较宽的功率带宽。

Description

补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器。

背景技术

在现代无线通信系统中，射频收发信机是基站射频拉远单元(Radio RemoteUnit，RRU)中非常重要的组成部分。而功率放大器是收发信机中最关键的部分，功率放大器的性能将对整个RRU的性能起决定性的作用，因而各种类型的功率放大器应用而生，其中应用较为广泛的是Doherty结构功率放大器。但在实际应用中，传统的Doherty结构功率放大器虽然在回退下仍然具有较高的效率，但是由于Doherty结构功率放大器本身的阻抗变换特点，其效率带宽都很难做到很宽的带宽，带宽通常只有百分之几到百分之十左右，很难满足现在通信系统要求的支持宽带和多频段的需求。

通常地，Doherty结构功率放大器包括功分器、主功放、峰值功放以及阻抗变换网络，功分器与主功放、峰值功放分别电连接，且主功放及峰值功放均与阻抗变换网络电连接，并形成合成点。

现有技术中，最主要有三种方案可以解决上述问题，一是在主功放和峰值功放的合成点加四分之一波长短路支节，可以扩展主功放在功率回退情况下的效率带宽；二是采用在电桥的隔离端加载电抗的方式来扩展效率带宽的方式；三是采用反向Doherty结构的方式。但上述方法虽然能在一定程度上扩展Doherty功率放大器的效率带宽，但是同时也会带来其它的一些问题，比如会影响Doherty功率放大器的功率带宽、需要加入其它的器件、实现起来复杂或只对某些功放管器件有效等等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种补偿线的电长度确定方法，用于计算Doherty功率放大器的补偿线的电长度，所述Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线，所述主功率放大电路与所述第一补偿线电连接，所述峰值功率放大电路与所述第二补偿线电连接，所述第一补偿线与所述第二补偿线电连接形成合成点，所述主功率放大电路包括主功率放大模块，所述峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，所述补偿线的电长度确定方法包括：

基于预设的信号峰均比确定所述Doherty功率放大器的功率回退点需求值；

获取所述主功率放大模块与所述峰值功率放大模块的峰值功率比；

基于所述峰值功率比及所述功率回退点需求值计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度，以使所述主功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍，以及所述峰值功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍。

进一步地，所述基于所述峰值功率比及所述功率回退点需求值计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度的步骤包括：

基于所述功率回退点需求值以及主功率放大模块的内阻计算当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗；

基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度。

进一步地，所述基于所述功率回退点需求值以及主功率放大模块的内阻计算当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗的步骤包括：

通过算式XdB＝10log[(n+1)(n+1+a)]计算阻抗系数，其中，a为由第一补偿线和第二补偿线的电长度决定的常数且a不为0，n为峰值功率比，XdB为功率回退点需求值，n+1+a为阻抗系数；

通过算式Z＝(n+1+a)R_main确定当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗，其中，Z为当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗，R_main为主功率放大模块的内阻。

进一步地，所述主功率放大电路还包括第一输出阻抗匹配模块，所述峰值功率放大电路还包括第二输出阻抗匹配模块，所述第一补偿线包括第一输出补偿线、第一附加补偿线，所述第二补偿线包括第二输出补偿线以及第二附加补偿线，所述主功率放大模块、所述第一输出阻抗匹配模块、所述第一输出补偿线以及所述第一附加补偿线依次电连接，所述峰值功率放大模块、所述第二输出阻抗匹配模块、所述第二输出补偿线以及第二附加补偿线依次电连接，所述基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度的步骤包括：

基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗、所述主功率放大模块的内部寄生的电参数、所述主功率放大模块的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、所述第一输出阻抗匹配模块的电参数、所述峰值功率放大模块的内部寄生的电参数、所述峰值功率放大模块的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、所述第二输出阻抗匹配模块的电参数及预建立的电参数确定模型得到所述第一输出补偿线、所述第一附加补偿线、所述第二输出补偿线以及所述第二附加补偿线的电长度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种Doherty功率放大器，所述Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线；

所述主功率放大电路包括主功率放大模块，所述峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，所述主功率放大电路与所述第一补偿线电连接，所述峰值功率放大电路与所述第二补偿线电连接，所述第一补偿线与所述第二补偿线电连接形成合成点；

其中，所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度通过基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及所述主功率放大模块与所述峰值功率放大模块的峰值功率比计算获得，以使所述主功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍以及所述峰值功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍。

进一步地，所述主功率放大电路还包括第一输出阻抗匹配模块，所述第一补偿线包括第一输出补偿线、第一附加补偿线，所述主功率放大模块、所述第一输出阻抗匹配模块、所述第一输出补偿线以及所述第一附加补偿线依次电连接。

进一步地，所述峰值功率放大电路还包括第二输出阻抗匹配模块，所述第二补偿线包括第二输出补偿线以及第二附加补偿线，所述峰值功率放大模块、所述第二输出阻抗匹配模块、所述第二输出补偿线以及第二附加补偿线依次电连接。

进一步地，所述Doherty功率放大器还包括功分器，所述功分器与所述主功率放大电路及所述峰值功率放大电路均电连接。

进一步地，所述Doherty功率放大器还包括阻抗变换网络，所述阻抗变换网络与所述第一补偿线以及所述第二补偿线均电连接。

第三方面，本发明实施例还提供了射频发射机，所述射频发射机包括Doherty功率放大器，所述Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线，所述主功率放大电路包括主功率放大模块，所述峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，所述主功率放大电路与所述第一补偿线电连接，所述峰值功率放大电路与所述第二补偿线电连接，所述第一补偿线与所述第二补偿线电连接形成合成点，其中，所述主功率放大模块到的输入端所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍以及所述峰值功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍。

本发明实施例提供的补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器，该Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线，主功率放大电路包括主功率放大模块，峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，主功率放大电路与第一补偿线电连接，峰值功率放大电路与第二补偿线电连接，第一补偿线与第二补偿线电连接形成合成点。由于第一补偿线和第二补偿线的电长度是通过补偿线的电长度确定方法提供的：基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及主功率放大模块与峰值功率放大模块的峰值功率比计算获得，即本发明提供的Doherty功率放大器的实际的功率回退点是依据实际需求确定的，从而既能保证在功率回退的情况下具有较高的效率，又能保证在满功率时正常工作，具备较宽的功率带宽。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明提供的Doherty功率放大器的功能模块图。

图2示出了本发明提供的Doherty功率放大器的进一步的功能模块图。

图3示出了本发明提供的主功率放大模块的阻抗变换关系示意图。

图4示出了本发明提供的峰值功率放大模块的阻抗变换关系示意图。

图5示出了在满功率情况下主功率放大模块阻抗变换的阻抗变换关系图。

图6示出了在功率回退情况下主功率放大模块阻抗变换的阻抗变换关系图。

图7示出了本发明提供的Doherty功率放大器的具体的功能模块图。

图8为本发明提供的补偿线的电长度确定方法的流程图。

图9为图8中步骤S503的具体流程图。

图10为本发明提供的射频发射机的功能模块图。

图标：100-Doherty功率放大器；110-信号输入端；120-功分器；130-第一输入匹配电路；132-第一输入补偿线；134-第一带宽输入匹配模块；140-第二输入匹配电路；142-第二输入补偿线；144-第二带宽输入匹配模块；150-主功率放大电路；152-主功率放大模块；154-第一输出阻抗匹配模块；160-峰值功率放大电路；162-峰值功率放大模块；164-第二输出阻抗匹配模块；170-第一补偿线；172-第一输出补偿线；174-第一附加补偿线；180-第二补偿线；182-第二输出补偿线；184-第二附加补偿线；190-阻抗变换网络；200-射频发射机；210-天线；220-滤波器；230-混频器；240-中频放大器；250-中频滤波器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

第一实施例

本发明实施例提供了一种Doherty功率放大器100，可在满功率时正常工作以及在输入功率回退时具有较宽的带宽和较高的效率。

请参阅图1，为本发明实施例提供的Doherty功率放大器100的功能模块图。该Doherty功率放大器100包括：信号输入端110、功分器120、第一输入匹配电路130、主功率放大电路150、第二输入匹配电路140、峰值功率放大电路160、第一补偿线170、第二补偿线180以及阻抗变换网络190。其中，信号输入端110与功分器120电连接，功分器120分别与第一输入匹配电路130及第二输入匹配电路140电连接，第一输入匹配电路130、主功率放大电路150以及第一补偿线170依次电连接，第二输入匹配电路140、峰值功率放大电路160以及第二补偿线180依次电连接，第一补偿线170与第二补偿线180电连接形成合成点，合成点与阻抗变换网络190电连接。

其中，信号输入端110用于接收输入信号，并将输入信号传输至后级的功分器120。

功分器120即为功率分配器(Power divider)，用于将输入信号分成两路信号，并分别输出至第一输入匹配电路130以及第二输入匹配电路140。

第一输入匹配电路130用于实现信号源输出阻抗与后级的主功率放大模块152的输入阻抗之间的匹配，第二输入匹配电路140用于实现信号源输出阻抗与后级的峰值功率放大模块162的输入阻抗之间的匹配。

请参阅图2，为本发明实施例提供的Doherty功率放大器100的进一步的功能模块图。第一输入匹配电路130包括第一输入补偿线132以及第一带宽输入匹配模块134，第二输入匹配电路140包括第二输入补偿线142以及第二带宽输入匹配模块144。其中，功分器120与第一输入补偿线132及第二输入补偿线142均电连接，第一带宽输入匹配模块134与主功率放大电路150电连接，第二带宽输入匹配模块144与峰值功率放大电路160电连接。

主功率放大电路150以及峰值功率放大电路160用于分别对经由功分器120分成的两路的输入信号进行放大处理。请继续参阅图2，主功率放大电路150包括主功率放大模块152以及第一输出阻抗匹配模块154，峰值功率放大电路160包括峰值功率放大模块162以及第二输出阻抗匹配模块164。其中，第一带宽输入匹配模块134、主功率放大模块152、第一输出阻抗匹配模块154以及第一补偿线170依次电连接，第二带宽输入匹配模块144、峰值功率放大模块162、第二输出阻抗匹配模块164以及第二补偿线180依次电连接。

其中，主功率放大模块152以及峰值功率放大模块162用于分别对经由功分器120分成的两路信号进行放大处理；第一输出阻抗匹配模块154用于实现主功率放大模块152的输出阻抗与后级电路的匹配；第二输出阻抗匹配模块164用于实现峰值功率放大模块162的输出阻抗与后级电路的匹配。

在一种可选的实施例中，该主功率放大模块152为B类功率放大器或AB类功率放大器；该峰值功率放大模块162为C类功率放大器。

阻抗变换网络190用于实现主功率放大电路150以及峰值功率放大电路160两条传输线路之间的阻抗匹配，以实现负载与两路信号合并后的良好匹配。

请继续参阅图2，第一补偿线170包括第一输出补偿线172、第一附加补偿线174，第二补偿线180包括第二输出补偿线182以及第二附加补偿线184。主功率放大模块152、第一输出阻抗匹配模块154、第一输出补偿线172以及第一附加补偿线174依次电连接，峰值功率放大模块162、第二输出阻抗匹配模块164、第二输出补偿线182以及第二附加补偿线184依次电连接，且第一附加补偿线174与第二附加补偿线184电连接形成合成点。

其中，第一附加补偿线174用于调整主功率放大模块152的输入端到合成点的等效电长度，第二附加补偿线184用于调整峰值功率放大模块162的输入端到合成点的等效电长度。

需要说明的是，第一补偿线170和第二补偿线180的电长度通过基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及主功率放大模块152与峰值功率放大模块162的峰值功率比确定，以使主功率放大模块152的输入端到合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍以及峰值功率放大模块162的输入端到合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍。

此外，第一补偿线170和第二补偿线180均为微波传输线，而微波传输线的电长度即为该微波传输线的物理长度与该微波传输线所传输的电磁波长之比，即如下述算式所述：

E＝L/λ，其中，E为电长度，L为微波传输线的物理长度，λ为波长。

其中，λ＝c/f，c为电磁波传播速度，f为频率。

因此，第一补偿线170的电长度即为第一补偿线170的物理长度与第一补偿线170所传输的电磁波长之比；第二补偿线180的电长度即为第二补偿线180的物理长度与第二补偿线180所传输的电磁波长之比。

同时，完整的波长所对应的电长度为360度。因此，当主功率放大模块152的输入端到合成点的等效电长度为90度的奇数倍时，如90度、270度或是450度等等时，其等效电长度即为1/4波长的奇数倍；当峰值功率放大模块162的输入端到合成点的等效电长度为90度的偶数倍时，如180度、360度或是540度等等时，其等效电长度即为1/4波长的偶数倍。

由于该功率回退点需求值是基于预设的信号峰均比确定的，即为当信号峰均比确定，且Doherty功率放大器100具有最大的效率时，Doherty功率放大器100的实际功率回退点即为功率回退点需求值。因此，当Doherty功率放大器100的实际功率回退点为功率回退点需求值时，Doherty功率放大器100具有最大的效率。

又由于第一补偿线170和第二补偿线180的电长度是基于该功率回退点需求值计算获得的，即通过调整第一补偿线170和第二补偿线180的电长度，使得Doherty功率放大器100的实际功率回退点即为功率回退点需求值，从而在输入功率处于回退状态时，该Doherty功率放大器100具有最大的效率。

请参阅图3，为主功率放大模块152的阻抗变换关系示意图。主功率放大模块152的内部寄生以及主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构以及第一输出阻抗匹配模块154三者的等效电长度为90+b。

需要说明的是，在实际应用过程中，由于制作工艺的原因，主功率放大模块152的内部寄生、主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构以及第一输出阻抗匹配模块154三者的等效电长度往往大于90度，因此在图3中标识主功率放大模块152的内部寄生以及主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构以及第一输出阻抗匹配模块154三者的等效电长度为90+b，以此表示上述三者的等效电长度大于90度。此外，可以理解地，第一输出补偿线172及第一附加补偿线174的电长度为c。

请参阅图4，为峰值功率放大模块162的阻抗变换关系示意图。其中，峰值功率放大模块162的内部寄生、峰值功率放大模块162的内部阻抗匹配和封装、第二输出阻抗匹配模块164以及第二输出补偿线182四部分的等效电长度为180度。第二附加补偿线184的电长度为d。

结合图3及图4可知，当峰值功率放大模块162的输入端到合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍，且Doherty功率放大器100的输入功率处于回退状态时，从第二输出补偿线182往峰值功率放大模块162方向确定的阻抗为无穷大；从而，此时第二附加补偿线184相当于一个电长度为d的开路枝节连接于合成点，因而此时从合成点往峰值功率放大模块162方向确定的阻抗为j*Y，其中，Y为第二附加补偿线184的电抗值，其大小由第二附加补偿线184的电长度d决定。

因此，当主功率放大模块152的输入端到合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍，且Doherty功率放大器100处于回退状态时，主功率放大模块152相当于从合成点处并联了一个电长度为d的开路枝节，从而此时从主功率放大模块152往合成点方向确定的阻抗Z＝(n+1+a)R_main，其中，a为由第一补偿线170和第二补偿线180的电长度决定的常数且a不为0，n为峰值功率比，n+1+a为阻抗系数，R_main为主功率放大模块152的内阻。

从而，在已知功率回退点需求值以及主功率放大模块152与峰值功率放大模块162的峰值功率比的情况下，如需要使得Doherty功率放大器100的实际功率回退点等于功率回退点需求值，功率回退点需求值以及峰值功率比需要满足以下算式：

XdB＝10log[(n+1)(n+1+a)]

其中，XdB为功率回退点需求值。

因而在功率回退点需求值、峰值功率比、主功率放大模块152的内部寄生的电参数、主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、第一输出阻抗匹配模块154的电参数、峰值功率放大模块162的内部寄生的电参数、峰值功率放大模块162的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、第二输出阻抗匹配模块164的电参数已知的情况下，再结合预建立的电长度确定模型可以得到第一输出补偿线172、第一附加补偿线174、第二输出补偿线182以及第二附加补偿线184的电长度。

需要说明的是，电参数包括电长度以及阻抗。

而当Doherty功率放大器100处于满功率状态的时候，由于此时峰值功率放大模块162也处于满功率工作的状态，因而第二附加补偿线184相当于一个电长度为d的开路枝节的效果将消失，仅仅起一个相位延时的作用。这样在Doherty功率放大器100处于满功率工作的时候，对于主功率放大模块152理想电流源平面的阻抗为R_main，对于峰值功率放大模块162理想电流源平面的阻抗为R_peak，这跟传统的Doherty功率放大器结构一样，从而保证了本发明的功率带宽不受影响。

因此，本发明实施例提供的Doherty功率放大器100，既能保证在功率回退的情况下具有较高的效率，又能保证在满功率时正常工作，具备较宽的功率带宽。

例如，当输入信号的信号峰均比为7.7dB时，传统的Doherty功率放大器其最大效率的功率回退点为6dB，但通过本发明实施例提供的Doherty功率放大器100，通过确定第一输出补偿线172、第一附加补偿线174、第二输出补偿线182以及第二附加补偿线184的电长度，其最大效率的功率回退点为依据信号峰均比确定的功率回退点需求值，即7.7dB；同时设峰值功率比n＝1，主功率放大模块152的内阻R_main＝8Ω，峰值功率放大模块162的内阻R_peak＝8Ω。电长度的具体过程如下所述：

首先，依据功率回退点需求值及峰值功率，并通过算式XdB＝10log[(n+1)(n+1+a)]计算得到a＝0.44；从而当Doherty功率放大器100回退功率回退点需求值时，主功率放大模块152的阻抗可通过以下算式计算得到：

Z＝(n+1+a)R_main＝(1+1+0.44)×8≈19.5Ω

在已知当Doherty功率放大器100处于满功率状态时，从主功率放大模块152或峰值功率放大模块162往合成点方向确定的阻抗为50Ω，以及主功率放大模块152的内阻R_main＝8Ω、峰值功率放大模块162的内阻R_peak＝8Ω的情况下，可以预先利用smith圆图分别确定主功率放大模块152的内部寄生的电长度和阻抗，以及主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电长度和阻抗，以及峰值功率放大模块162的内部寄生的电长度和阻抗，以及峰值功率放大模块162的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电长度和阻抗。

其中，如图5所示，为主功率放大模块152通过阻抗变化将8欧姆内阻匹配到外部的50欧姆阻抗的smith圆图。可以得到其中一组值：主功率放大模块152的内部寄生的电长度为53度，其阻抗为18欧姆；主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电长度为46.7度，其阻抗为22.6欧姆。

同理可得，还能确定峰值功率放大模块162的一组值：峰值功率放大模块162的内部寄生的电长度为53度，其阻抗为18欧姆；峰值功率放大模块162的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电长度为46.7度，其阻抗为22.6欧姆；第二输出补偿线182的电长度为80.3度，其阻抗为50欧姆。

在已知当Doherty功率放大器100回退7.7dB时，主功率放大模块152的阻抗为19.5Ω，而此时主功率放大模块152及峰值功率放大模块162往合成点方向确定的阻抗为25Ω，同时由于第二附加补偿线184相当于主功率放大模块152相当于从合成点处并联的开路枝节，此时再利用smith圆图实现主功率放大模块152通过阻抗变化将15.9欧姆阻抗匹配到外部的25欧姆阻抗，如图6所示，便能得到其中一组值：第一输出补偿线172及第一附加补偿线174的电长度的和为5度，第二附加补偿线184的电长度为40.4度。

从而，在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的Doherty功率放大器100各模块的电参数可如图7所示。可以看出，主功率放大模块152的输入端到合成点的输入端电长度为90+9.7+5＝104.7度，不为90度的奇数倍，结合上述原理分析，主功率放大模块152的输入端到合成点的等效电长度不为1/4波长的奇数倍。峰值功率放大模块162的输入端到合成点的等效电长度为180+40.4＝220.4度，不为90度的偶数倍，结合上述原理分析，峰值功率放大模块162的输入端到合成点的等效电长度不为1/4波长的偶数倍。

第二实施例

本发明实施例提供了一种补偿线的电长度确定方法，用于计算如第一实施例所述的Doherty功率放大器100的补偿线的电长度。需要说明的是，本发明实施例所述的Doherty功率放大器100，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。请参阅图8，为本发明实施例提供的补偿线的电长度确定方法的流程图。该补偿线的电长度确定方法包括：

步骤S501：基于预设的信号峰均比确定Doherty功率放大器100的功率回退点需求值。

需要说明的是，该功率回退点需求值满足：信号峰均比一定的情况下，当输入功率回退基于信号峰均比确定的功率回退点需求值时，Doherty功率放大器100具有最大的效率。

步骤S502：获取主功率放大模块152与峰值功率放大模块162的峰值功率比。

步骤S503：基于峰值功率比及功率回退点需求值计算第一补偿线170和第二补偿线180的电长度。

需要说明的是，第一补偿线170的电长度可使主功率放大模块152到合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍，第二补偿线180的电长度可使峰值功率放大模块162到合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍。

请参阅图9，为步骤S503的具体流程图。该步骤S503包括：

子步骤S5031：基于功率回退点需求值以及主功率放大模块152的内阻计算当输入功率回退功率回退点需求值时主功率放大模块152的阻抗。

具体地，首先通过算式XdB＝10log[(n+1)(n+1+a)]计算阻抗系数，其中，a为由第一补偿线170和第二补偿线180的电长度决定的常数且a不为0，n为峰值功率比，XdB为功率回退点需求值，n+1+a为阻抗系数。

然后，通过算式Z＝(n+1+a)R_main确定当Doherty功率放大器100的输入功率回退功率回退点需求值时主功率放大模块152的阻抗，其中，Z为当Doherty功率放大器100的输入功率回退功率回退点需求值时主功率放大模块152的阻抗，R_main为预设的主功率放大模块152的内阻。

子步骤S5032：基于峰值功率比、主功率放大模块152的阻抗计算第一补偿线170和第二补偿线180的电长度。

具体地，基于峰值功率比、主功率放大模块152的阻抗、主功率放大模块152的内部寄生的电参数、主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、第一输出阻抗匹配模块154的电参数、峰值功率放大模块162的内部寄生的电参数、主功率放大模块152的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、第二输出阻抗匹配模块164的电参数及预建立的电参数确定模型得到第一输出补偿线172、第一附加补偿线174、第二输出补偿线182以及第二附加补偿线184的电长度。

可以理解地，当用户的实际需求发生变化，即输入信号的信号峰均比发生变化时，功率回退点需求值也会随之发生变化，而此时用户可以通过调整第一输出补偿线172、第一附加补偿线174、第二输出补偿线182、第二附加补偿线184的电长度，以使Doherty功率放大器100的实际功率回退点为功率回退点需求值，从而保证以此确定的Doherty功率放大器100，在功率回退的情况下具有较高的效率的同时，还保证在满功率时正常工作，具备较宽的功率带宽。

第三实施例

请参阅图10，为本发明实施例提供的射频发射机200的功能模块图。该射频发射机200包括天线210、滤波器220、混频器230、中频放大器240、中频滤波器250以及由第一实施例提供的Doherty功率放大器100。其中，中频滤波器250、中频放大器240、混频器230、功率放大器、滤波器220以及天线210依次电连接。

本发明实施例提供的射频发射机200，通过应用上述Doherty功率放大器100，从而提高了整个射频发射机200的性能及效率，从而达到节省用电成本的效果，同时也为绿色节能减排做出重要贡献。

综上所述，本发明实施例提供的补偿线的电长度确定方法及Doherty功率放大器，该Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线，主功率放大电路包括主功率放大模块，峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，主功率放大电路与第一补偿线电连接，峰值功率放大电路与第二补偿线电连接，第一补偿线与第二补偿线电连接形成合成点。由于第一补偿线和第二补偿线的电长度是通过补偿线的电长度确定方法提供的：基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及主功率放大模块与峰值功率放大模块的峰值功率比计算获得，即本发明提供的Doherty功率放大器的实际的功率回退点是依据实际需求确定的，从而既能保证在功率回退的情况下具有较高的效率，又能保证在满功率时正常工作，具备较宽的功率带宽。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种补偿线的电长度确定方法，用于计算Doherty功率放大器的补偿线的电长度，其特征在于，所述Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线，所述主功率放大电路与所述第一补偿线电连接，所述峰值功率放大电路与所述第二补偿线电连接，所述第一补偿线与所述第二补偿线电连接形成合成点，所述主功率放大电路包括主功率放大模块，所述峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，所述补偿线的电长度确定方法包括：

基于预设的信号峰均比确定所述Doherty功率放大器的功率回退点需求值；

获取所述主功率放大模块与所述峰值功率放大模块的峰值功率比；

基于所述峰值功率比及所述功率回退点需求值确定所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度，以使所述主功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍，以及所述峰值功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍；

所述基于所述峰值功率比及所述功率回退点需求值计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度的步骤包括：

基于所述功率回退点需求值以及所述主功率放大模块的内阻计算当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗；

基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度。

2.根据权利要求1所述的补偿线的电长度确定方法，其特征在于，所述基于所述功率回退点需求值以及主功率放大模块的内阻计算当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗的步骤包括：

通过算式XdB＝10log[(n+1)(n+1+a)]计算阻抗系数，其中，a为由第一补偿线和第二补偿线的电长度决定的常数且a不为0，n为峰值功率比，XdB为功率回退点需求值，n+1+a为阻抗系数；

通过算式Z＝(n+1+a)R_main确定当Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗，其中，Z为当Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗，R_main为主功率放大模块的内阻。

3.根据权利要求1或2所述的补偿线的电长度确定方法，其特征在于，所述主功率放大电路还包括第一输出阻抗匹配模块，所述峰值功率放大电路还包括第二输出阻抗匹配模块，所述第一补偿线包括第一输出补偿线、第一附加补偿线，所述第二补偿线包括第二输出补偿线以及第二附加补偿线，所述主功率放大模块、所述第一输出阻抗匹配模块、所述第一输出补偿线以及所述第一附加补偿线依次电连接，所述峰值功率放大模块、所述第二输出阻抗匹配模块、所述第二输出补偿线以及第二附加补偿线依次电连接；

所述基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度的步骤包括：

基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗、所述主功率放大模块的内部寄生的电参数、所述主功率放大模块的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、所述第一输出阻抗匹配模块的电参数、所述峰值功率放大模块的内部寄生的电参数、所述峰值功率放大模块的内部阻抗匹配和封装结构共同确定的电参数、所述第二输出阻抗匹配模块的电参数及预建立的电参数确定模型得到所述第一输出补偿线、所述第一附加补偿线、所述第二输出补偿线以及所述第二附加补偿线的电长度。

4.一种Doherty功率放大器，其特征在于，所述Doherty功率放大器包括主功率放大电路、峰值功率放大电路、第一补偿线以及第二补偿线；

所述主功率放大电路包括主功率放大模块，所述峰值功率放大电路包括峰值功率放大模块，所述主功率放大电路与所述第一补偿线电连接，所述峰值功率放大电路与所述第二补偿线电连接，所述第一补偿线与所述第二补偿线电连接形成合成点；

其中，所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度通过基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及所述主功率放大模块与所述峰值功率放大模块的峰值功率比计算获得，以使所述主功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的奇数倍以及所述峰值功率放大模块的输入端到所述合成点的等效电长度不等于1/4波长的偶数倍；

其中，所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度通过基于预设的信号峰均比确定的功率回退点需求值以及所述主功率放大模块与所述峰值功率放大模块的峰值功率比计算获得，具体为：

基于所述功率回退点需求值以及所述主功率放大模块的内阻计算当所述Doherty功率放大器的输入功率回退所述功率回退点需求值时所述主功率放大模块的阻抗；

基于所述峰值功率比、所述主功率放大模块的阻抗计算所述第一补偿线和所述第二补偿线的电长度。

5.根据权利要求4所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述主功率放大电路还包括第一输出阻抗匹配模块，所述第一补偿线包括第一输出补偿线、第一附加补偿线；

所述主功率放大模块、所述第一输出阻抗匹配模块、所述第一输出补偿线以及所述第一附加补偿线依次电连接。

6.根据权利要求4所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述峰值功率放大电路还包括第二输出阻抗匹配模块，所述第二补偿线包括第二输出补偿线以及第二附加补偿线；

所述峰值功率放大模块、所述第二输出阻抗匹配模块、所述第二输出补偿线以及第二附加补偿线依次电连接。

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述Doherty功率放大器还包括功分器，所述功分器与所述主功率放大电路及所述峰值功率放大电路均电连接。

8.根据权利要求4-6中任意一项所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述Doherty功率放大器还包括阻抗变换网络，所述阻抗变换网络与所述第一补偿线以及所述第二补偿线均电连接。

9.一种射频发射机，其特征在于，所述射频发射机包括如权利要求4-8中任意一项所述的Doherty功率放大器。

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