CN112543002A - 宽带差分Doherty功率放大器及其设计方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种宽带差分Doherty功率放大器及其设计方法和应用。本发明非对称功分器将差分输入信号进行不等分功率分配，将功率较大的第一信号和第二信号分别输出给第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器，并将功率较小的第三信号和第四信号经由输入巴伦合成后输出给载波功率放大器。经载波放大器放大后的信号由输出巴伦转换成一对差分信号，分别与第一峰值功率放大电路和第二峰值功率放大电路输出端相连接，再将合路功率输出后匹配电路，从而得到一对差分输出信号。此差分信号直接与差分馈电天线互联，形成高集成度高效率有源天线系统。本发明采用了宽带匹配结构，拓展带宽，提高回退范围和与天线集成度，且设计思路简单，便于推广。

Description

宽带差分Doherty功率放大器及其设计方法和应用

技术领域

本发明涉及射频微波通信领域，提出了一种紧凑型差分有源天线系统，尤其涉及一种宽带差分Doherty功率放大器及其设计方法和应用，适用于直接作为驱动差分馈电天线，实现系统功能集成。

背景技术

随着现代移动通信系统的不断发展，高效率，高线性度和小硬件尺寸是通信系统一直追求的目标。有源天线将放大器和天线进行统一设计，具有集成度高、体积小等优势，特别适合5G和B5G时代的射频设计。同时，为了满足人们对无线网络速度日益增长的需求,现代移动通信多半采用高阶调制方式来提升频谱效率，因此射频设计中特别需要采取多种措施来提高功率放大器的效率和线性度。传统的功率放大器形式如A类、AB类虽然能实现高保真放大，但是对于非恒包络信号的放大效率很低，尤其是在大功率回退的时候。其中,Doherty功率放大器因为具有较高的回退效率、良好的线性度以及结构简单,尺寸紧凑的特点,因此大规模应用于现代移动通信系统中。Doherty功率放大器的关键技术是可以通过负载调制网络根据输入功率的大小动态调制功率放大器载波放大器和峰值放大器输出端所需要的阻抗值,从而提高功率放大器的输出效率。

经典的差分Doherty功率放大器，必须采用四个晶体管，不仅尺寸大，还大大地增加了系统的复杂性和成本。因此，采用三晶体管形式的差分Doherty功放可以复用其中一个晶体管，相比而言具有体积小、复杂度低的优势。但是，其负载调制网络工作带宽过窄的缺陷始终未得以解决。

巴伦是一种将差分信号转化为单端信号或者将单端信号转化为差分信号的电路元件。决定巴伦质量的重要参数为共模抑制比、相位平衡度和幅度平衡度。而Marchand巴伦，因其具有高稳定性、尺寸小和带宽大被广泛应用于射频电路。因此设计出具有相位平衡度高、幅度平衡度高和尺寸尽可能小的也是巴伦发展的重要发展方向。

针对目前现有技术中所存在的不足，实有必要进行研究，以提供一种通用的紧凑型宽带差分Doherty功率放大器的解决方法，并且以宽带差分Doherty功率放大器为基础提出一种紧凑型宽带差分有源天线系统。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可以在宽频段内工作的三晶体管差分Doherty功率放大器。通过使用改进的Marchand巴伦结构，使其具有良好的幅度和相位平衡度，并且易于平面集成，从而提升差分Doherty功率放大器带宽。

该放大器的核心包括输入输出宽带平面巴伦单元、输入/输出匹配网络、输入/输出偏置网络、功率合成网络和后匹配电路。其中输入/输出匹配均采用阶跃式宽带(高低阻抗)匹配的方法来进行，该方法以低通滤波器为原型，串联四根高低阻抗微带线，最终形成高低阻抗交替的阶跃式宽带匹配，从而达到宽带匹配的结构。后匹配电路用来提供在不同频率下所需的最优阻抗。

具体如下：

一种宽带差分Doherty功率放大器，包括第一非对称功分器、第二非对称功分器、输入巴伦、第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器、载波功率放大器、功率合成电路和后匹配电路；第一非对称功分器、第二非对称功分器的输入端接差分输入信号，将信号源功率分成两路；第一非对称功分器的其中一个输出端接输入巴伦的第一输入端，另一个输出端接第一峰值功率放大器的输入端；第二非对称功分器的其中一个输出端接输入巴伦的第二输入端，另一个输出端接第二峰值功率放大器的输入端；输入巴伦的输出端接载波功率放大器的输入端；第一峰值功率放大器的输出端、第二峰值功率放大器的输出端、载波功率放大器的输出端均接功率合成电路的输入端；功率合成电路的输出端接后匹配电路的输入端；两个非对称功分器的输入端分别作为宽带差分Doherty功率放大器的第一、第二输入端，所述后匹配电路的输出端作为宽带差分Doherty功率放大器的输出端。

所述差分输入信号是一对幅度相同、相位差为180度的差分信号。

作为优选，非对称功分器输出信号功率比为1:2。

所述的载波功率放器包括载波输入匹配/偏置网络、载波晶体管和载波输出匹配/偏置网络；载波输入匹配/偏置网络的输入端接输入巴伦的输出端，输出端接载波晶体管的输入端；载波晶体管的输出端接载波输出匹配/偏置网络的输入端；载波输出匹配/偏置网络的输出端接功率合成电路的输入端；

所述第一峰值功率放大器包括相位补偿线、峰值输入匹配/偏置网络、峰值晶体管、峰值输出匹配/偏置网络；相位补偿线的一端接第一非对称功分器的另一输出端，另一端接峰值输入匹配/偏置网络的输入端；峰值输入匹配/偏置网络的输出端接峰值晶体管的输入端；峰值晶体管的输出端接峰值输出匹配/偏置网络的输入端，峰值输出匹配/偏置网络的输出端接功率合成网络的输入端；

第二峰值功率放大器除了相位补偿线的一端接第二非对称功分器的另一输出端，其余结构和第一峰值功率放大器完全相同。

所述功率合成电路包括阻抗调节线、输出巴伦和两条防泄露线；阻抗调节线的一端与载波输出匹配/偏置网络的输出端相连接，作为功率合成电路的第一输入端；输出巴伦的输入端与阻抗调节线的另一端相连接；两条防泄露线的一端分别与第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器的峰值输出匹配网络输出端相连接，分别作为功率合成电路的第二、第三输入端；两条防泄漏线的另一端分别与输出巴伦的两个输出端连接，并与后匹配电路的输入端连接。

所述后匹配电路包括两段串联微带线，每段串联微带线包括顺序连接第一串联线，第二串联线，第三串联线。第二串联线的第一端口与第一串联线的第二端口相连接；第三串联线的第一端口与第二串联线的第二端口相连接；第一串联线的第一端口作为后匹配电路的输入端，与功率合成电路的输出端相连接；第三串联线的第二端口作为后匹配电路的输出端。后匹配电路的作用是将50欧姆的负载调制到功率合成电路所需要的负载阻抗。当频率偏移中心频率时，功率合成电路所需要的阻抗也随之发生变化，为了给功率合成电路提供最优的负载，因此便需要通过后匹配电路对负载阻抗进行调制。

作为优选，相位补偿线、阻抗调节线均为50Ω。

作为优选，防泄露线的特征阻抗为

作为优选，所述输入巴伦和输出巴伦由第一平行耦合线L1、第一平行耦合线L2和冗余线L3组成，是一种新结构，相较于传统Marchand巴伦结构，尺寸大幅度减小，从而实现在宽带范围内将单端信号转换为差分信号或者将差分信号转换为单端信号的功能。第一平行耦合线L1由电长度为45°的两条耦合线平行设置构成，且在两条耦合线上方设置一层介质盖板，两条耦合线间存在一定距离间隙，第一耦合线的一端作为端口1，另一端与冗余线L3的一端连接；第二耦合线的一端作为端口3，另一端接地；第二平行耦合线L2由电长度为45°的两条耦合线平行设置构成，且在两条耦合线上方设置一层介质盖板，两条耦合线间存在一定距离间隙，第三耦合线的一端作为端口2，另一端接地连接；第四耦合线的一端与冗余线L3的另一端连接，另一端悬空；

当作为输入巴伦时，端口2和端口3分别作为输入巴伦的两个输入端口，端口1作为输入巴伦的输出端口，可以实现将将输入的差分信号转换为单端信号的功能；当作为输出巴伦时，端口1作为输出巴伦的输入端口，端口2和端口3分别作为输出巴伦的两个输出端口，可以实现将输入单端信号转化为差分信号的功能。

作为优选，功率放大器均为基本放大器，可以采用AB类、B类等多种高效率功率放大器形式。

作为优选，载波功率放大器工作在AB类，第一峰值功率放大器和第二功率放大器工作在C类。

优选地，功率放大器均采用独立晶体管。

工作原理：

非对称功分器将差分输入信号进行不等分，将功率较大的第一信号和第二信号分别输出给第一峰值功率放大器值和第二峰值功率放大器，并将功率较小的第三信号和第四信号经由输入巴伦输出给载波功率放大器。最后通过输出巴伦将载波功率放大器输出信号输出为一对差分信号，分别与第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器输出端相连接，再将合路功率输出到后匹配电路，从而得到一对差分输出信号。

本发明的另一个目的是提供上述宽带差分Doherty功率放大器的设计方法，通过如下步骤实现：

步骤一：调试两个结构参数完全相同的非对称功分器，并与输入巴伦相连接。

步骤二：调试一个AB类载波功率放大器，并对其进行宽带输入/输出匹配。

步骤三：调试两个相同标准的C类峰值功率放大器，并对其进行宽带输入/输出匹配。

步骤四：调试功率合成电路，实现宽带范围内的功率组合。

步骤五：调试后匹配电路，考虑不同功率下所需的最优负载阻抗，实现其在宽带范围内的阻抗变换功能。

步骤六：将调试好的非对称功分器，输入巴伦，载波功率放大器，两路峰值功率放大器，功率合成电路，后匹配电路组合起来实现宽带差分Doherty功率放大器。

本发明的又一个目的是提供一种紧凑型宽带差分有源天线系统，包括宽带差分Doherty功率放大器和差分馈电天线；以差分Doherty功率放大器为信号放大部件，差分天线为信号发射单元。

所述差分馈电天线包括两个辐射单元和两个馈电单元；两个馈电单元被设置成由差分信号进行激励，馈电单元以直接或间接(缝隙耦合等方式)方式与辐射单元连接，最终形成整体天线的圆极化。

作为优选，差分Doherty功率放大器的输出直接与差分馈电天线的馈电相连。另外的，中间也可以在差分Doherty功率放大器输出与差分馈电天线中间添加滤波器等其他的无源网络；

更为优选，上述系统可进一步扩展至四路正交系统，包括第一差分Doherty功率放大器和第二差分Doherty功率放大器，其结构和参数完全相同，通过控制输入信号的相位差，从而使四路输出信号的相位保持正交。四路输出信号可以直接连接顺序馈电的4阵子天线系统，当然，该发明同样可以被应用于需要对射频信号进行放大的其他应用场合中，例如，应用于MIMO天线阵列。

本发明的有益效果是：提供了一种宽带差分Doherty功率放大器及其设计方法，并且提出一种差分天线输出的系统。

(1)应用更加广泛：相比于传统的差分Doherty功率放大器，该发明使用三个晶体管，结构简单，设计简便，应用更加广泛。

(2)宽带特性好：巴伦单元可以在一定的频段范围内保证宽带特性，并且采用阶跃式宽带匹配的方法进行阻抗匹配，同时后匹配电路能在不同的频率下提供所需的阻抗，这使得本发明的功率放大器的工作频带宽、效率高。

附图说明

图1是本发明中的紧凑型宽带差分有源天线系统结构示意图。

图2是本发明中的宽带差分Doherty功率放大器结构示意图。

图3是本发明中的差分Doherty功率放大器中功率合成网络结构示意图。

图4是本发明中一种新型介质平面巴伦的结构示意图。

图5是利用电路仿真软件模拟差分Doherty功率放大器在宽频带范围内的总漏极效率仿真结果图。

图6是利用电路仿真软件模拟差分Doherty功率放大器在宽频带范围内的两输出端的相位不平衡度仿真结果图。

图7是本发明中四路正交有源天线系统的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

针对宽带差分Doherty功率放大器领域的空白及不足，申请人对经典的差分Doherty功率放大器进行深入的研究，可以利用巴伦所固具有的相位和幅度调制特性来进行电路设计，不仅能保证电路的宽带特性，同时还可以满足输出端的差分特性，从而降低了电路的复杂度。

图1所示的是本发明中紧凑型宽带差分有源天线的结构示意图。由宽带差分Doherty功率放大器和差分馈电天线组成。宽带差分Doherty功率放大器将差分输入信号进行放大。输出一组差分信号(Io1和Io2)作为差分馈电天线阵列的输入。

图2所示的为本发明中的差分Doherty功率放大器结构示意图，其主要包括差分输入信号、非对称功分器、输入巴伦、第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器、载波功率放大器、功率合成电路和后匹配电路。其中非对称功分器将差分输入信号进行不等分，将功率较大的第一信号和第二信号分别输出给第一峰值功率放大器值和第二峰值功率放大器，并将功率较小的第三信号和第四信号经由输入巴伦输出给载波功率放大器。最后通过输出巴伦将载波功率放大器输出信号输出为一对差分信号，分别与第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器输出端相连接，再将合路功率输出到后匹配电路，从而得到一对差分输出信号。功率放大器均包括相位补偿线、输入匹配/偏置网络、晶体管、输出匹配/偏置网络，其中的输入/输出匹配均采用阶跃式宽带匹配，不仅能保证信号的低损耗传输，还能保证电路的宽带特性。

图3所示的是本发明中的差分Doherty功率放大器中功率合成网络结构示意图。其中Ic为载波功率放大器的电流大小，根据输出巴伦的输入/输出特性，因此输出巴伦两个输出端电流Ic1和Ic2大小相同，且相位相差180度。既：

其中Ip1和Ip2分别为第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器的电流大小，由于第一峰值功率放大器和峰值第二功率放大器的结构和参数完全相同，因此Ip1和Ip2的大小相同且相位差相差180度。

当差分Doherty功率放大器工作在低功率区域时，峰值功率放大器处于关闭状态，同时插入一段传输线(防泄漏线)使得Zp1和Zp2在低功率区域保持高阻抗，防止功率泄露，从而影响输出效率。此时放大器的输出信号大小相同，相位差为180°，符合差分Doherty功率放大器要求。载波功率放大器的负载阻抗：

Zc1,low＝Zc2,low＝Z_L

其中Z_L为50Ω负载经由后匹配电路阻抗变换后的阻抗，Zc1,low、Zc2,low分别表示工作在低功率区域时，输出巴伦的输出端负载阻抗；

当差分Doherty功率放大器工作在高功率区域时，峰值功率放大器和载波功率放大器同时工作。

此时峰值功率放大器的输出电流可以表示为：

Ip,sat＝Ip1,sat＝Ip2,sat

其中Ip1,sat、Ip2,sat分别表示工作在高功率区域时，第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器的电流。

此时载波功率放大器的负载阻抗可以表示为：

其中Zc1,sat、Zc2,sat，分别表示工作在高功率区域时，输出巴伦的输出端负载阻抗；Ic,sat表示工作在高功率区域时载波功率放大器的电流，

峰值功率放大器的负载阻抗可以表示为：

其中Zp1,sat、Zp2,sat分别表示工作在高功率区域时，两条防泄漏线输出的第一、第二峰值功率放大器的负载阻抗。

最后定义δ作为饱和时的基本电流比：

该功率放大器工作在高功率区域时，负载阻抗可以表示为：

Zc1,sat＝Zc2,sat＝(1+2δ)Z_L

作为防泄露线主要的功能为：

(1)防止功率在低功率区域发生泄漏，从而影响输出效率。

(2)调节相位，控制位于同一路的第一峰值功率放大器电流Ip1和输出巴伦的输出端电流Ic1的相位相同，位于同一路的第二峰值功率放大器电流Ip2和输出巴伦的输出端电流Ic2的相位相同，从而保证输出信号成差分信号。

则防泄漏线的阻抗可以表示为：

图4是本发明中一种新型介质平面巴伦的结构示意图。由两段电长度为45°的平行微带耦合线和一段冗余线所组成，可以实现将单端信号转换为差分信号或者将差分信号转化为单端信号的功能。其微带线尺寸如表1所示。

表1：新型微带巴伦的微带线尺寸

为了解决平面微带工艺所带来的的耦合系数不够，通过在平行耦合线上增加一层介质盖板来增加其耦合系数，从而得到所需的结果。

当作为输入巴伦时，端口2和端口3分别作为输入巴伦的两个输入端口，端口1作为输入巴伦的输出端口，可以实现将将输入的差分信号转换为单端信号的功能；当作为输出巴伦时，端口1作为输出巴伦的输入端口，端口2和端口3分别作为输出巴伦的两个输出端口，可以实现将输入单端信号转化为差分信号的功能。

宽带差分Doherty功率放大器，通过如下步骤实现：

步骤一：调试两个结构参数完全相同的非对称功分器，并与输入巴伦相连接。

步骤二：调试一个AB类载波功率放大器，并对其进行宽带输入/输出匹配。

步骤三：调试两个相同标准的C类峰值功率放大器，并对其进行宽带输入/输出匹配。

步骤四：调试功率合成电路，实现宽带范围内的功率组合。

步骤五：调试后匹配电路，考虑不同功率下所需的最优负载阻抗，实现其在宽带范围内的阻抗变换功能。

步骤六：将调试好的非对称功分器，输入巴伦，载波功率放大器，两路峰值功率放大器，功率合成电路，后匹配电路组合起来实现宽带差分Doherty功率放大器。

图5所示为利用电路仿真软件模拟差分Doherty功率放大器在宽频带范围内的总漏极效率仿真结果图。由仿真结果可知，在2.4GHz-2.8GHz的频段范围内，饱和输出功率大于均46dBm，最大可达47dBm；饱和输出效率均大于64％，最大可达74.5％。

图6所示为利用电路仿真软件模拟宽带差分Doherty功率放大器在宽频带范围内的两输出端的相位不平衡度仿真结果图。有仿真结果可知，在2.4GHz-2.8GHz的频段范围内，两路输出信号的相位差保持在(180±2)度。

由图5和图6的仿真结果说明实现了宽带差分Doherty功率放大器的功能。

图7所示为本发明中四路正交有源天线系统的结构示意图，由两块结构和参数完全相同的差分Doherty功率放大器组成。通过控制第一差分输入信号和第二差分输入信号的相位差，从而使四路输出信号的相位保持正交关系，并与顺序馈电的4阵子天线系统相连接组成四路正交有源天线系统。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本申请中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本申请所示的这些实施例，而是要符合与本申请所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于包括第一非对称功分器、第二非对称功分器、输入巴伦、第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器、载波功率放大器、功率合成电路和后匹配电路；第一非对称功分器、第二非对称功分器的输入端接差分输入信号；第一非对称功分器的其中一个输出端接输入巴伦的第一输入端，另一个输出端接第一峰值功率放大器的输入端；第二非对称功分器的其中一个输出端接输入巴伦的第二输入端，另一个输出端接第二峰值功率放大器的输入端；输入巴伦的输出端接载波功率放大器的输入端；第一峰值功率放大器的输出端、第二峰值功率放大器的输出端、载波功率放大器的输出端均接功率合成电路的输入端；功率合成电路的输出端接后匹配电路的输入端；

所述的载波功率放器包括载波输入匹配/偏置网络、载波晶体管和载波输出匹配/偏置网络；

所述第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器均包括相位补偿线、峰值输入匹配/偏置网络、峰值晶体管、峰值输出匹配/偏置网络；

所述功率合成电路包括阻抗调节线、输出巴伦和两条防泄露线；

所述输入巴伦和输出巴伦由第一平行耦合线L1、第一平行耦合线L2和冗余线L3组成；第一平行耦合线L1由电长度为45°的两条耦合线平行设置构成，且两条耦合线间存在一定距离间隙，第一耦合线的一端作为端口1，另一端与冗余线L3的一端连接；第二耦合线的一端作为端口3，另一端接地；第二平行耦合线L2由电长度为45°的两条耦合线平行设置构成，且两条耦合线间存在一定距离间隙，第三耦合线的一端作为端口2，另一端接地连接；第四耦合线的一端与冗余线L3的另一端连接，另一端悬空；

当作为输入巴伦时，端口2和端口3分别作为输入巴伦的两个输入端口，端口1作为输入巴伦的输出端口，可以实现将将输入的差分信号转换为单端信号的功能；当作为输出巴伦时，端口1作为输出巴伦的输入端口，端口2和端口3分别作为输出巴伦的两个输出端口，可以实现将输入单端信号转化为差分信号的功能。

2.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于第一平行耦合线L1、第一平行耦合线L2的两条耦合线上方均设置一层介质盖板。

3.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于所述差分输入信号是一对幅度相同、相位差为180度的差分信号。

4.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于第一非对称功分器、第二非对称功分器输出信号功率比为1:2。

5.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于：

所述的载波功率放器具体是载波输入匹配/偏置网络的输入端接输入巴伦的输出端，输出端接载波晶体管的输入端；载波晶体管的输出端接载波输出匹配/偏置网络的输入端；载波输出匹配/偏置网络的输出端接功率合成电路的输入端；

所述第一峰值功率放大器具体是相位补偿线的一端接第一非对称功分器的另一输出端，另一端接峰值输入匹配/偏置网络的输入端；峰值输入匹配/偏置网络的输出端接峰值晶体管的输入端；峰值晶体管的输出端接峰值输出匹配/偏置网络的输入端，峰值输出匹配/偏置网络的输出端接功率合成网络的输入端；第二峰值功率放大器除了相位补偿线的一端接第二非对称功分器的另一输出端，其余结构和第一峰值功率放大器完全相同；

所述后匹配电路具体是第二串联线的第一端口与第一串联线的第二端口相连接；第三串联线的第一端口与第二串联线的第二端口相连接；第一串联线的第一端口作为后匹配电路的输入端，与功率合成电路的输出端相连接；第三串联线的第二端口作为后匹配电路的输出端；后匹配电路的作用是将50欧姆的负载调制到功率合成电路所需要的负载阻抗。

6.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于相位补偿线、阻抗调节线均为50Ω，防泄露线的特征阻抗为

其中δ作为饱和时的基本电流比，Z_L为负载经由后匹配电路阻抗变换后的阻抗。

7.如权利要求1所述的宽带差分Doherty功率放大器，其特征在于载波功率放大器工作在AB类，第一峰值功率放大器和第二功率放大器工作在C类。

8.如权利要求1-7任一所述的宽带差分Doherty功率放大器的设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：调试两个相同标准的第一、第二非对称功分器，并与输入巴伦相连接；

步骤二：调试一个AB类载波功率放大器，并对其进行宽带输入/输出匹配；

步骤三：调试两个相同标准的C类峰值功率放大器，并对其进行宽带输入/输出匹配；

步骤四：调试功率合成电路，实现宽带范围内的功率组合；

步骤五：调试后匹配电路，考虑不同功率下所需的最优负载阻抗，实现其在宽带范围内的阻抗变换功能；

步骤六：将调试好的非对称功分器，输入巴伦，载波功率放大器，两路峰值功率放大器，功率合成电路，后匹配电路组合起来实现宽带差分Doherty功率放大器；

根据输出巴伦的输入/输出特性，因此输出巴伦两个输出端电流Ic1和Ic2大小相同，且相位相差180度，即：

其中Ip1和Ip2分别为第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器的电流大小，Ip1和Ip2的大小相同且相位差相差180度；

当差分Doherty功率放大器工作在低功率区域时，第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器处于关闭状态，同时插入一段防泄漏线使得两条防泄漏线输出的第一、第二峰值功率放大器的负载阻抗Zp1和Zp2在低功率区域保持高阻抗，防止功率泄露，从而影响输出效率；载波功率放大器的负载阻抗：

Zc1,low＝Zc2,low＝Z_L

其中Z_L为负载经由后匹配电路阻抗变换后的阻抗，Zc1,low、Zc2,low分别表示工作在低功率区域时，输出巴伦的输出端负载阻抗；

当差分Doherty功率放大器工作在高功率区域时，第一峰值功率放大器、第二峰值功率放大器和载波功率放大器同时工作；

此时第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器的输出电流可以表示为：

Ip,sat＝Ip1,sat＝Ip2,sat

其中Ip1,sat、Ip2,sat分别表示工作在高功率区域时，第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器的电流；

此时载波功率放大器的负载阻抗可以表示为：

其中Zc1,sat、Zc2,sat分别表示工作在高功率区域时，输出巴伦的输出端负载阻抗；Ic,sat表示工作在高功率区域时载波功率放大器的电流；

第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器的负载阻抗可以表示为：

其中Zp1,sat、Zp2,sat分别表示工作在高功率区域时，两条防泄漏线输出的第一、第二峰值功率放大器的负载阻抗；

最后定义δ作为饱和时的基本电流比：

第一峰值功率放大器和第二峰值功率放大器工作在高功率区域时，负载阻抗可以表示为：

Zc1,sat＝Zc2,sat＝(1+2δ)Z_L

9.一种紧凑型宽带差分有源天线系统，其特征在于包括权利要求1-7所述的宽带差分Doherty功率放大器和差分馈电天线；以差分Doherty功率放大器为信号放大部件，差分天线为信号发射单元。

10.如权利要求9所述的一种紧凑型宽带差分有源天线系统，其特征在于差分Doherty功率放大器的输出直接与差分馈电天线的馈电相连；或在差分Doherty功率放大器输出与差分馈电天线的中间添加其他无源网络。

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