CN115833768A - 电压合成式Doherty功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压合成式Doherty功率放大器，其包括信号输入端、输入功率正交分配网络、功放网络、功率合成网络以及信号输出端；所述功放网络包括载波功放网络和峰值功放网络；所述功率合成网络包括自耦变压器；所述自耦变压器包括第一初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈以及第三次级线圈。本发明中的功率放大器可以在采用相同容量的变压器作为功率合成网络时，提高其最大输出功率和效率，以满足使用需求，同时减少功率合成网络占用芯片的面积并降低成本。

Description

电压合成式Doherty功率放大器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电压合成式Doherty功率放大器。

背景技术

现代高速无线通信对高数据率传输的需求日益增长，这要求信号的调制方式采用具有高峰均比（PAPR）的信号调制制式，而高峰均比信号要求无线通信功率放大器具有较高的线性以保证信号不失真的传输。而无线通信功率放大器为了保持高线性工作，通常工作在远离功率压缩点（P1dB）的功率回退状态，根据信号调制方式的复杂程度，常见的情况是回退3-10dB。

传统的功率放大器往往设计为固定的负载阻抗，负载阻抗优化在最大输出功率处，因为功率附加效率在最大输出功率处效率最大，随着输出功率的减小，效率快速降低，大的功率回退将导致功率放大器在较低的功率附加效率下工作。为了能够使功率放大器在功率回退时仍能保持高效率的工作，Doherty PA（Doherty功率放大器）技术基于其输出端的负载调制，输出负载的大小由载波功放和峰值功放的电流比大小决定，负载阻抗是动态调节的，根据调制后负载阻抗值的大小，可以在不同的功率点高效率工作。

传统的功率放大器主要由并联的载波功放和峰值功放以及磁耦合变压器功率合成网络组成，其中，载波功放网络和峰值功放网络的放大器尺寸相同，载波功放网络工作在AB类，峰值功放网络工作在C类。

当输入功率较小时，Doherty PA工作在低功率模式，峰值功放网络未打开，仅载波功放网络工作；随着输入功率的增大，当载波功放网络的输出功率接近饱和功率时，载波功放网络的功率到达第一个峰值点，同时峰值功放网络打开，载波功放网络和峰值功放网络同时工作，Doherty PA进入高功率模式，输出功率是载波功放网络和峰值功放网络输出功率合成后所得的功率。

理想情况下，Doherty PA进入高功率模式，其输出功率时，其最大输出功率会比低功率模式下的最大输出功率增加约6dB。但在实际工作中，功率合成网络会引入损耗，此时Doherty PA的最大输出功率和效率便会降低。而且，当采用单片集成工艺设计Doherty PA时，相同容量的磁耦合变压器占用的芯片面积比自耦合变压器的面积大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电压合成式Doherty功率放大器，以解决现有功率放大器在电压使用工作中，会导致其最大输出功率和效率降低的问题，且能实现占用芯片面积小，成本低的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电压合成式Doherty功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入功率正交分配网络、功放网络、功率合成网络以及信号输出端；所述功放网络包括载波功放网络和峰值功放网络；

所述输入功率正交分配网络的输入端与所述信号输入端连接，用于将所述信号输入端接收的单端信号实现正交双端信号的转换，并输出第一正交信号和第二正交信号；

所述载波功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第一输出端连接，用于将所述第一正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述峰值功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第二输出端连接，用于将所述第二正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述功率合成网络的第一输入端与所述载波功放网络的输出端连接，所述功率合成网络的第二输入端与所述峰值功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号、所述第二正交差分信号、所述第三正交差分信号以及所述第四正交差分信号，并将其合成为一路单端信号；

所述功率合成网络包括自耦变压器；所述自耦变压器包括第一初级线圈、以及分别与所述第一初级线圈耦合的第一次级线圈、第二次级线圈和第三次级线圈；

所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第二输入端，与所述峰值功放网络的输出端连接，用于分别接收所述第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述第一次级线圈的第一端作为所述功率合成网络的输出端，与所述信号输出端连接；

所述第二次级线圈的第一端与所述第一次级线圈的第二端连接，所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第一输入端，与所述载波功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述第三次级线圈的第一端与所述第二次级线圈的第二端连接，所述第三次级线圈的第二端接地；所述第三次级线圈的第二端与所述第一次级线圈的第一端连接；

所述信号输出端与所述功率合成网络的输出端连接以将所述功率合成网络合成的一路单端信号输出；

所述峰值功放网络包括第二输入匹配网络、第四驱动放大器、第三变压器、第五驱动放大器、第六驱动放大器以及阻抗反转网络；

所述第二输入匹配网络的输入端作为所述峰值功放网络的输入端；

所述第四驱动放大器的输入端与所述第二输入匹配网络的输出端连接；

所述第三变压器包括第四初级线圈和与所述第四初级线圈耦合的第六次级线圈；所述第四初级线圈的第一端与所述第四驱动放大器的输出端连接，所述第四初级线圈的第二端接地；所述第六次级线圈的第一端连接至所述第五驱动放大器的输入端，所述第六次级线圈的第二端连接至所述第六驱动放大器的输入端，用于实现将所述第二正交信号转换为差分信号并输出所述第三正交差分信号和所述第四正交差分信号；

所述阻抗反转网络的第一输入端和所述阻抗反转网络的第二输出端分别连接至所述第五驱动放大器的输出端和所述第六驱动放大器的输出端，所述阻抗反转网络的第一输出端和所述阻抗反转网络的第二输出端共同作为所述载波功放网络的输出端，以分别与所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端连接。

更优的，所述功率合成网络还包括第一电容和第二电容；

所述第一电容并联至所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端；

所述第二电容并联至所述第一次级线圈的第一端和所述第三次级线圈的第二端。

更优的，所述输入功率正交分配网络包括第一变压器、第三电容以及第四电容；

所述第一变压器包括第二初级线圈和与所述第二初级线圈耦合的第四次级线圈；所述第二初级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的输入端，与所述信号输入端连接，所述第二初级线圈的第二端作为所述输入功率正交分配网络的第二输出端，与所述第二输入匹配网络的输入端连接；所述第四次级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的第一输出端，与所述载波功放网络的输入端连接，所述第四次级线圈的第二端接地；

所述第三电容并联至所述第二初级线圈的第一端和所述第四次级线圈的第一端；

所述第四电容并联至所述第二初级线圈的第二端和所述第四次级线圈的第二端。

更优的，所述载波功放网络包括第一输入匹配网络、第一驱动放大器、第二变压器、第二驱动放大器以及第三驱动放大器；

所述第一输入匹配网络的输入端作为所述载波功放网络的输入端，与所述第四次级线圈的第一端连接；

所述第一驱动放大器的输入端与所述第一输入匹配网络的输出端连接；

所述第二变压器包括第三初级线圈和与所述第三初级线圈耦合的第五次级线圈，用于实现将所述第一正交信号转换为差分信号并输出所述第一正交差分信号和所述第二正交差分信号；

所述第三初级线圈的第一端与所述第一驱动放大器的输出端连接，所述第三初级线圈的第二端接地；所述第五次级线圈的第一端连接至所述第二驱动放大器的输入端，所述第五次级线圈的第二端连接至所述第三驱动放大器的输入端；

所述第二驱动放大器的输出端和所述第三驱动放大器的输出端共同作为所述载波功放网络的输出端，以分别与所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端连接。

更优的，所述第一输入匹配信号包括第五电容和第一电感；

所述第五电容的第一端作为所述第一输入匹配网络的输入端，与所述第四次级线圈的第一端连接，所述第五电容的第二端作为所述第一输入匹配网络的输出端，与所述第一驱动放大器的输入端连接；

所述第一电感的第一端与所述第五电容的第一端连接，所述第一电感的第二端接地。

更优的，所述载波功放网络还包括第六电容和第七电容；

所述第六电容的第一端连接至所述第五次级线圈的中抽头，所述第六电容的第二端接地；

所述第七电容的并联至所述第二驱动放大器的输入端和所述第三驱动放大器的输入端。

更优的，所述第二输入匹配网络包括第八电容和第二电感；

所述第八电容的第一端作为所述第二输入匹配网络的输入端，与所述第二初级线圈的第二端连接，所述第八电容的第二端作为所述第二输入匹配网络的输出端，与所述第四驱动放大器的输入端连接；

所述第二电感的第一端与所述第八电容的第一端连接，所述第二电感的第二端接地。

更优的，所述阻抗反转网络包括第一键合线、第二键合线、第九电容以及第十电容；

所述第一键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第一输入端，与所述第五驱动放大器的输出端连接，所述第一键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第一输出端，与所述第一次级线圈的第一端连接；

所述第二键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第二输入端，与所述第六驱动放大器的输出端连接，所述第二键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第二输出端，与所述第二次级线圈的第二端连接；

所述第九电容并联至所述第一键合线的输入端和所述第二键合线的输入端；所述第十电容并联至所述第一键合线的输出端和所述第二键合线的输出端。

更优的，所述峰值功放网络还包括第十一电容和第十二电容；

所述第十一电容的第一端连接至所述第六次级线圈的中抽头，所述第十一电容的第二端接地；

所述第十二电容的并联至所述第五驱动放大器的输入端和所述第六驱动放大器的输入端。

与现有技术相比，本发明的电压合成式Doherty功率放大器通过采用包括第一初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈以及第三次级线圈的自耦变压器作为输出部分的功率合成网络，从而可以使该电压合成式Doherty功率放大器在采用相同容量的变压器作为功率合成网络时，提高其最大输出功率和效率，以满足使用需求，同时减少功率合成网络占用芯片的面积并降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：

图1为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器的框架连接示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器的整体电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器中输入功率正交分配网络的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器中功放网络的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器中功率合成网络的电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器中自耦变压器的电路示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电压合成式Doherty功率放大器中自耦变压器的结构示意图。

其中，100、电压合成式Doherty功率放大器；1、输入功率正交分配网络、2、功放网络；21、载波功放网络；211、第一输入匹配网络；22、峰值功放网络；221.第二输入匹配网络；222、阻抗反转网络；3、功率合成网络。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电压合成式Doherty功率放大器100，结合图1至图5所示，其包括依次连接的信号输入端RFin、输入功率正交分配网络1、功放网络2、功率合成网络3以及信号输出端RFout；功放网络2包括载波功放网络21和峰值功放网络22。

其中，输入功率正交分配网络1的输入端与信号输入端RFin连接，用于将信号输入端RFin接收的单端信号实现正交双端信号的转换，并输出第一正交信号RF1和第二正交信号RF2。

载波功放网络21的输入端与输入功率正交分配网络1的第一输出端连接，用于将第一正交信号RF1进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12。

峰值功放网络22的输入端与输入功率正交分配网络1的第二输出端连接，用于将第二正交信号RF2进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22。

功率合成网络3的第一输入端与载波功放网络21的输出端连接，功率合成网络3的第二输入端与峰值功放网络22的输出端连接，用于接收第一正交差分信号RF11、第二正交差分信号RF12、第三正交差分信号RF21以及第四正交差分信号RF22，并将其合成为一路单端信号。

信号输出端RFout与功率合成网络3的输出端连接以将功率合成网络3合成的一路单端信号输出。

具体地，功率合成网络3包括自耦变压器XFM4；自耦变压器XFM4包括第一初级线圈L_AP1、以及分别与第一初级线圈L_AP1耦合的第一次级线圈L_A1、第二次级线圈L_A2和第三次级线圈L_A3。

第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端作为功率合成网络3的第二输入端，与峰值功放网络22的输出端连接，用于分别接收第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22。

第一次级线圈L_A1的第一端作为功率合成网络3的输出端，与信号输出端RFout连接。

第二次级线圈L_A2的第一端与第一次级线圈L_A1的第二端连接，第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端作为功率合成网络3的第一输入端，与载波功放网络21的输出端连接，用于接收第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12。

第三次级线圈L_A3的第一端与第二次级线圈L_A2的第二端连接，第三次级线圈L_A3的第二端接地。

第一初级线圈L_AP1与第一次级线圈L_A1、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A3之间存在耦合形成的耦合系数k。

通过采用自耦变压器XFM4作为电压合成式Doherty功率放大器100的输出部分的功率合成网络3，相对于采用磁耦合变压器的方式而言，当两者采用单片集成工艺设计电压合成式Doherty功率放大器100时，采用自耦变压器XFM4的方式不仅可以降低其占用芯片的面积，还可以降低其插损以及成本，同时提高集成度，使其适用于射频或微波集成电路，另外，采用自耦变压器XFM4的方式，还可以使其第一初级线圈L_AP1同时作为了次级线圈的一部分，降低了变压器整体的寄生串联电阻，从而降低其功率耗损。

本实施例中，功率合成网络3还包括第一电容C₉和第二电容C₁₂。

第一电容C₉并联至第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端。

第二电容C₁₂并联至第一次级线圈L_A1的第一端和第三次级线圈L_A3的第二端。

具体地，输入功率正交分配网络1包括第一变压器XFM1、第三电容C₁以及第四电容C₂。

第一变压器XFM1包括第二初级线圈L_P1和与第二初级线圈L_P1耦合的第四次级线圈L_S1；第二初级线圈L_P1的第一端作为输入功率正交分配网络1的输入端，与信号输入端RFin连接，第二初级线圈L_P1的第二端作为输入功率正交分配网络1的第二输出端，与峰值功放网络22的输入端连接；第四次级线圈L_S1的第一端作为输入功率正交分配网络1的第一输出端，与载波功放网络21的输入端连接，第四次级线圈L_S1的第二端接地。

第三电容C₁并联至第二初级线圈L_P1的第一端和第四次级线圈L_S1的第一端。

第四电容C₂并联至第二初级线圈L_P1的第二端和第四次级线圈L_S1的第二端。

具体地，载波功放网络21包括第一输入匹配网络211、第一驱动放大器PA₁、第二变压器XFM2、第二驱动放大器PA₃以及第三驱动放大器PA₄。

第一输入匹配网络211的输入端作为载波功放网络21的输入端，与第四次级线圈L_S1的第一端连接。

第一驱动放大器PA₁的输入端与第一输入匹配网络211的输出端连接。

第二变压器XFM2包括第三初级线圈L_P2和与第三初级线圈L_P2耦合的第五次级线圈L_S2，用于实现将第一正交信号RF1转换为差分信号并输出第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12。

第三初级线圈L_P2的第一端与第一驱动放大器PA₁的输出端连接，第三初级线圈L_P2的第二端接地；第五次级线圈L_S2的第一端连接至第二驱动放大器PA₃的输入端，第五次级线圈L_S2的第二端连接至第三驱动放大器PA₄的输入端。

第二驱动放大器PA₃的输出端和第三驱动放大器PA₄的输出端共同作为载波功放网络21的输出端，以分别与第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端连接。

本实施例中，第一输入匹配信号包括第五电容C₃和第一电感L₁。

第五电容C₃的第一端作为第一输入匹配网络211的输入端，与第四次级线圈L_S1的第一端连接，第五电容C₃的第二端作为第一输入匹配网络211的输出端，与第一驱动放大器PA₁的输入端连接。

第一电感L₁的第一端与第五电容C₃的第一端连接，第一电感L₁的第二端接地。

本实施例中，载波功放网络21还包括第六电容C₅和第七电容C₆。

第六电容C₅的第一端连接至第五次级线圈L_S2的中抽头，第六电容C₅的第二端接地。

第七电容C₆的并联至第二驱动放大器PA₃的输入端和第三驱动放大器PA₄的输入端。

具体地，峰值功放网络22包括第二输入匹配网络221、第四驱动放大器PA₂、第三变压器XFM3、第五驱动放大器PA₅、第六驱动放大器PA₆以及阻抗反转网络222。

第二输入匹配网络221的输入端作为峰值功放网络22的输入端，与第二初级线圈L_P1的第二端连接。

第四驱动放大器PA₂的输入端与第二输入匹配网络221的输出端连接。

第三变压器XFM3包括第四初级线圈L_P3和与第四初级线圈L_P3耦合的第六次级线圈L_S3；第四初级线圈L_P3的第一端与第四驱动放大器PA₂的输出端连接，第四初级线圈L_P3的第二端接地；第六次级线圈L_S3的第一端连接至第五驱动放大器PA₅的输入端，第六次级线圈L_S3的第二端连接至第六驱动放大器PA₆的输入端，用于实现将第二正交信号RF2转换为差分信号并输出第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22。

阻抗反转网络222的第一输入端和阻抗反转网络222的第二输出端分别连接至第五驱动放大器PA₅的输出端和第六驱动放大器PA₆的输出端，阻抗反转网络222的第一输出端和阻抗反转网络222的第二输出端共同作为载波功放网络21的输出端，以分别与第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端连接。

本实施例中，第二输入匹配网络221包括第八电容C₄和第二电感L₂。

第八电容C₄的第一端作为第二输入匹配网络221的输入端，与第二初级线圈L_P1的第二端连接，第八电容C₄的第二端作为第二输入匹配网络221的输出端，与第四驱动放大器PA₂的输入端连接。

第二电感L₂的第一端与第八电容C₄的第一端连接，第二电感的第二端接地。

本实施例中，阻抗反转网络222包括第一键合线BW₁、第二键合线BW₂、第九电容C₁₀以及第十电容C₁₁。

第一键合线BW₁的输入端作为阻抗反转网络222的第一输入端，与第五驱动放大器PA₅的输出端连接，第一键合线BW₁的输出端作为阻抗反转网络222的第一输出端，与第一次级线圈L_A1的第一端连接。

第二键合线BW₂的输入端作为阻抗反转网络222的第二输入端，与第六驱动放大器PA₆的输出端连接，第二键合线BW₂的输出端作为阻抗反转网络222的第二输出端，与第二次级线圈L_A2的第二端连接。

第九电容C₁₀并联至第一键合线BW₁的输入端和第二键合线BW₂的输入端；第十电容C₁₁并联至第一键合线BW₁的输出端和第二键合线BW₂的输出端。

本实施例中，峰值功放网络22还包括第十一电容C₇和第十二电容C₈。

第十一电容C₇的第一端连接至第六次级线圈L_S3的中抽头，第十一电容C₇的第二端接地。

第十二电容C₈的并联至第五驱动放大器PA₅的输入端和第六驱动放大器PA₆的输入端。

另外，本实施例中的第一驱动放大器PA₁至第五驱动放大器PA₅均采用NPN三极管，其中，NPN三极管的基极作为对应的驱动放大器的输入端，NPN三极管的集电极作为对应的驱动放大器的输出端，NPN三极管的发射极作为对应的驱动放大器的接地端，以用于接地。

即第一驱动放大器PA₁为第一NPN三极管Q₁；第二驱动放大器PA₃为第二NPN三极管Q₃；第三驱动放大器PA₄为第三NPN三极管Q₄；第四驱动放大器为第四NPN三极管Q₂；第五驱动放大器PA₅为第五NPN三极管Q₅；第六驱动放大器PA₆为第六NPN三极管Q₆。

本实施例中，电压合成式Doherty功率放大器100还包括电阻R_L，电阻R_L的第一端连接至信号输出端RFout，电阻R_L的第二端接地。

本实施例中，载波功放网络21输出的第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12、峰值功放网络22输出的第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22在基于自耦变压器XFM4的功率合成网络3中实现功率合成，其中，载波功放网络21偏置在AB类，峰值功放网络22偏置在C类，峰值功放网络22的面积是载波功放网络21的面积的两倍，这样可以进一步提高功率模式下，载波功放网络21和峰值功放网络22同时工作时的效率。

如图6所示，第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端共同作为功率合成网络3的第二输入端，第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端分别作为功率合成网络3的第二输入端的正极（Aux+）和负极（Aux-）；第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端共同作为功率合成网络3的第一输入端，第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端分别作为功率合成网络3的第一输入端的正极（MA+）和负极（MA-）；第一初级线圈L_AP1的第一端作为功率合成网络3的输出端，同时，第三次级线圈L_A3的第二端通过第二电容C₁₂连接至信号输出端RFout，第一初级线圈L_AP1的第一端和第三次级线圈L_A3的第二端分别作为功率合成网络3的输出端的正极（OUT+）和负极（OUT-）。

如图7所示，功率合成网络3的第一输入端连接的第二次级线圈L_A2位于绕组的中间，为自耦变压器XFM4的公共线圈；功率合成网络3的第二输入端连接第一初级线圈L_AP1，与第一次级线圈L_A1、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A3均构成耦合；功率合成网络3的输出端，从自耦变压器XFM4的第一次级线圈L_A1、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A3组成的绕组的两端输出，一端连接信号输出端RFout（负载），另一端接地。

本实施例中，第一正交信号RF1经过第二变压器XFM2与第六电容C₅和第七电容C₆组成的巴伦结构级匹配网络转换后，将得到的第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12输出至与该巴伦结构级匹配网络连接的第二驱动放大器PA₃和第三驱动放大器PA₄组成的差分结构的输入端，最后将第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12输出至自耦变压器XFM4的公共线圈，而第一电容C₉则用于调谐该公共线圈。

本实施例中，第二正交信号RF2经过第三变压器XFM3与第十一电容C₇和第十二电容C₈组成的巴伦结构级匹配网络转换后，将得到的第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22输出至与该巴伦结构级匹配网络连接的第五驱动放大器PA₅和第六驱动放大器PA₆组成的差分结构的输入端，之后将经过分别第五驱动放大器PA₅和第六驱动放大器PA₆的第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22通过阻抗反转网络222输出至自耦变压器XFM4的第一初级线圈L_AP1的两端，第二电容C₁₂起到了用于调谐第一初级线圈L_AP1的作用，另外，第二电容C₁₂还能调谐第一次级线圈L_A1、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A3的电感。

本实施例通过优化自耦变压器XFM4和调谐电容（第一电容C₉和第二电容C₁₂）的参数，可以使电压合成式Doherty功率放大器100输出最大功率时，载波功放网络21和峰值功放网络22的输出端的负载阻抗为最佳的输出功率阻抗。

与现有技术相比，本实施例的电压合成式Doherty功率放大器100通过采用包括第一初级线圈L_AP1、第一次级线圈L_A1、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A3的自耦变压器XFM4作为输出部分的功率合成网络3，从而可以使该电压合成式Doherty功率放大器100在采用相同容量的变压器作为功率合成网络3时，提高其最大输出功率和效率，以满足使用需求，同时减少功率合成网络3占用芯片的面积并降低成本。

本实施例中，以上描述的“连接”均为“电连接”或“通信连接”，即相互连接的两个元器件均为“电连接”或“通信连接”。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述功率放大器包括依次连接的信号输入端、输入功率正交分配网络、功放网络、功率合成网络以及信号输出端；所述功放网络包括载波功放网络和峰值功放网络；

所述输入功率正交分配网络的输入端与所述信号输入端连接，用于将所述信号输入端接收的单端信号实现正交双端信号的转换，并输出第一正交信号和第二正交信号；

所述载波功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第一输出端连接，用于将所述第一正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述峰值功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第二输出端连接，用于将所述第二正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述功率合成网络的第一输入端与所述载波功放网络的输出端连接，所述功率合成网络的第二输入端与所述峰值功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号、所述第二正交差分信号、所述第三正交差分信号以及所述第四正交差分信号，并将其合成为一路单端信号；

所述功率合成网络包括自耦变压器；所述自耦变压器包括第一初级线圈、以及分别与所述第一初级线圈耦合的第一次级线圈、第二次级线圈和第三次级线圈；

所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第二输入端，与所述峰值功放网络的输出端连接，用于分别接收所述第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述第一次级线圈的第一端作为所述功率合成网络的输出端，与所述信号输出端连接；

所述第二次级线圈的第一端与所述第一次级线圈的第二端连接，所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第一输入端，与所述载波功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述第三次级线圈的第一端与所述第二次级线圈的第二端连接，所述第三次级线圈的第二端接地；所述第三次级线圈的第二端与所述第一次级线圈的第一端连接；

所述信号输出端与所述功率合成网络的输出端连接以将所述功率合成网络合成的一路单端信号输出；

所述峰值功放网络包括第二输入匹配网络、第四驱动放大器、第三变压器、第五驱动放大器、第六驱动放大器以及阻抗反转网络；

所述第二输入匹配网络的输入端作为所述峰值功放网络的输入端；

所述第四驱动放大器的输入端与所述第二输入匹配网络的输出端连接；

所述第三变压器包括第四初级线圈和与所述第四初级线圈耦合的第六次级线圈；所述第四初级线圈的第一端与所述第四驱动放大器的输出端连接，所述第四初级线圈的第二端接地；所述第六次级线圈的第一端连接至所述第五驱动放大器的输入端，所述第六次级线圈的第二端连接至所述第六驱动放大器的输入端，用于实现将所述第二正交信号转换为差分信号并输出所述第三正交差分信号和所述第四正交差分信号；

所述阻抗反转网络的第一输入端和所述阻抗反转网络的第二输出端分别连接至所述第五驱动放大器的输出端和所述第六驱动放大器的输出端，所述阻抗反转网络的第一输出端和所述阻抗反转网络的第二输出端共同作为所述载波功放网络的输出端，以分别与所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端连接。

2.如权利要求1所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述功率合成网络还包括第一电容和第二电容；

所述第一电容并联至所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端；

所述第二电容并联至所述第一次级线圈的第一端和所述第三次级线圈的第二端。

3.如权利要求2所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述输入功率正交分配网络包括第一变压器、第三电容以及第四电容；

所述第一变压器包括第二初级线圈和与所述第二初级线圈耦合的第四次级线圈；所述第二初级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的输入端，与所述信号输入端连接，所述第二初级线圈的第二端作为所述输入功率正交分配网络的第二输出端，与所述第二输入匹配网络的输入端连接；所述第四次级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的第一输出端，与所述载波功放网络的输入端连接，所述第四次级线圈的第二端接地；

所述第三电容并联至所述第二初级线圈的第一端和所述第四次级线圈的第一端；

所述第四电容并联至所述第二初级线圈的第二端和所述第四次级线圈的第二端。

4.如权利要求3所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述载波功放网络包括第一输入匹配网络、第一驱动放大器、第二变压器、第二驱动放大器以及第三驱动放大器；

所述第一输入匹配网络的输入端作为所述载波功放网络的输入端，与所述第四次级线圈的第一端连接；

所述第一驱动放大器的输入端与所述第一输入匹配网络的输出端连接；

所述第二变压器包括第三初级线圈和与所述第三初级线圈耦合的第五次级线圈，用于实现将所述第一正交信号转换为差分信号并输出所述第一正交差分信号和所述第二正交差分信号；

所述第三初级线圈的第一端与所述第一驱动放大器的输出端连接，所述第三初级线圈的第二端接地；所述第五次级线圈的第一端连接至所述第二驱动放大器的输入端，所述第五次级线圈的第二端连接至所述第三驱动放大器的输入端；

所述第二驱动放大器的输出端和所述第三驱动放大器的输出端共同作为所述载波功放网络的输出端，以分别与所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端连接。

5.如权利要求4所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述第一输入匹配信号包括第五电容和第一电感；

所述第五电容的第一端作为所述第一输入匹配网络的输入端，与所述第四次级线圈的第一端连接，所述第五电容的第二端作为所述第一输入匹配网络的输出端，与所述第一驱动放大器的输入端连接；

所述第一电感的第一端与所述第五电容的第一端连接，所述第一电感的第二端接地。

6.如权利要求5所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述载波功放网络还包括第六电容和第七电容；

所述第六电容的第一端连接至所述第五次级线圈的中抽头，所述第六电容的第二端接地；

所述第七电容的并联至所述第二驱动放大器的输入端和所述第三驱动放大器的输入端。

7.如权利要求3所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述第二输入匹配网络包括第八电容和第二电感；

所述第八电容的第一端作为所述第二输入匹配网络的输入端，与所述第二初级线圈的第二端连接，所述第八电容的第二端作为所述第二输入匹配网络的输出端，与所述第四驱动放大器的输入端连接；

所述第二电感的第一端与所述第八电容的第一端连接，所述第二电感的第二端接地。

8.如权利要求7所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述阻抗反转网络包括第一键合线、第二键合线、第九电容以及第十电容；

所述第一键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第一输入端，与所述第五驱动放大器的输出端连接，所述第一键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第一输出端，与所述第一次级线圈的第一端连接；

所述第二键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第二输入端，与所述第六驱动放大器的输出端连接，所述第二键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第二输出端，与所述第二次级线圈的第二端连接；

所述第九电容并联至所述第一键合线的输入端和所述第二键合线的输入端；所述第十电容并联至所述第一键合线的输出端和所述第二键合线的输出端。

9.如权利要求8所述的电压合成式Doherty功率放大器，其特征在于，所述峰值功放网络还包括第十一电容和第十二电容；

所述第十一电容的第一端连接至所述第六次级线圈的中抽头，所述第十一电容的第二端接地；

所述第十二电容的并联至所述第五驱动放大器的输入端和所述第六驱动放大器的输入端。

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