CN117713698A - 基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，本发明基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器包括等分威尔金森功分器、主放大器、辅助放大器和后匹配网络，主放大器包括具有负电容阻抗特性的等效负电容网络。由于等效负电容网络加载在主放大器芯片的输出端，因此等效负电容网络的负电容可以补偿主放大器芯片的寄生电容，对主放大器芯片进行负载牵引，能够提升主放大器芯片在低功率下的牵引效率，并使主放大器芯片负载牵引出的功率圆与效率圆分离，提高Doherty功率放大器的牵引效率，从而产生低输出功率状态下的效率高的最佳回退阻抗点。本实施例中广泛应用于无线通信技术领域。
Description
技术领域
本实施例中涉及无线通信技术领域，尤其是一种基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器。
背景技术
在无线通信系统中，作为基站端、移动终端中不可或缺的核心功能模块，功率放大器的性能直接影响通信距离、信号质量和功耗等关键系统指标。而随着第五代移动通信系统(5G)以及更先进的移动通信系统的研发与建设的不断推进，通信标准显著提高，众多新技术、新标准和新模式的采用对功率放大器的研发与设计提出了更高的要求。为了提高通信效率和质量，当前无线通信系统采用了复杂的调制方案，导致调制信号具有较高的峰均比，这就要求功率放大器在较宽的功率回退范围内保持高效率。
针对调制信号高峰均比的问题，当前的射频功率放大技术仍存在诸多不足。例如，传统的功率放大器一般工作在A类或AB类状态以满足通信系统高线性度的要求，但其效率较低，特别是在远离饱和点的区域效率急剧下降，带来巨大的能量损失，影响整个系统的性能。
发明内容
针对目前的无线通信系统所使用的功率放大器存在的效率低、功率回退范围窄等技术问题，本实施例中的目的在于提供一种基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器。
本实施例中实施例包括一种基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，所述基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器包括等分威尔金森功分器(101)、主放大器(102)、辅助放大器(103)和后匹配网络(104)；
所述等分威尔金森功分器(101)的输入端用于连接到射频源，所述等分威尔金森功分器(101)的一个输出端与所述主放大器(102)的输入端连接，所述等分威尔金森功分器(101)的另一个输出端与所述辅助放大器(103)的输入端连接；
所述主放大器(102)的输出端与所述辅助放大器(103)的输出端分别与所述后匹配网络(104)的输入端连接；
所述后匹配网络(104)的输出端用于连接到负载；
所述主放大器(102)包括依次连接的主放大器输入匹配网络(202)、主放大器栅极偏置网络(203)、主放大器芯片(204)、等效负电容网络(205)以及主放大器输出匹配网络(206)，所述主放大器输入匹配网络(202)的输入端作为所述主放大器(102)的输入端，所述主放大器输出匹配网络(206)的输出端作为所述主放大器(102)的输出端；
所述等效负电容网络(205)具有负电容阻抗特性。
进一步地，所述负电容阻抗特性具体包括：
所述等效负电容网络(205)在工作频率及其二次谐波和三次谐波处的阻抗值，与所述主放大器芯片(204)的寄生电容的负电容的阻抗值相等。
进一步地，所述等效负电容网络(205)包括一段耦合线和两根加载在耦合线上的传输线，其中一根传输线与所述主放大器芯片(204)的输出端连接，另一根传输线是开路短截线。
进一步地，所述辅助放大器(103)包括依次连接的辅助放大器输入匹配网络(207)、辅助放大器栅极偏置网络(208)、辅助放大器芯片(209)以及辅助放大器输出匹配网络(210)，所述辅助放大器输入匹配网络(207)的输入端作为所述辅助放大器(103)的输入端，所述辅助放大器输出匹配网络(210)的输出端作为所述辅助放大器(103)的输出端。
进一步地，所述辅助放大器栅极偏置网络(208)的输出端与所述辅助放大器输入匹配网络(207)的输入端之间通过并联的稳定电阻(R4)和电容(C4)连接；
所述主放大器栅极偏置网络(203)的输出端与所述主放大器输出匹配网络(206)的输入端之间通过并联的稳定电阻(R2)和电容(C2)连接。
进一步地，所述主放大器(102)与所述辅助放大器(103)形成非对称结构。
进一步地，所述辅助放大器(103)包含的放大器件与所述主放大器(102)包含的放大器件相比，具有更大的尺寸和更大的输出功率。
进一步地，所述主放大器芯片(204)为AB类放大器，所述辅助放大器芯片(209)为C类放大器。
进一步地，所述基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器还包括介质基板和散热器；
所述等分威尔金森功分器(101)、主放大器(102)、辅助放大器(103)和后匹配网络(104)通过微带工艺固定在所述介质基板的一面上；
所述介质基板的一面与所述散热器固定。
进一步地，所述介质基板的一面的边缘设有信号屏蔽单元(212)；
所述介质基板的另一面设有金属地；
所述信号屏蔽单元(212)通过穿通所述介质基板的金属化过孔与所述金属地连接。
本实施例中的有益效果是：实施例中的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其中的等效负电容网络加载在主放大器芯片的输出端，因此等效负电容网络的负电容可以补偿主放大器芯片的寄生电容，对主放大器芯片进行负载牵引，能够提升主放大器芯片在低功率下的牵引效率，并使主放大器芯片负载牵引出的功率圆与效率圆分离，提高Doherty功率放大器的牵引效率，从而产生低输出功率状态下的效率高的最佳回退阻抗点。
附图说明
图1为实施例中的超宽回退Doherty功率放大器的的结构示意图。
图2为实施例中的超宽回退Doherty功率放大器的电路结构版图；
图3为实施例中的等效负电容网络的结构和工作原理示意图；
图4为实施例中的等效负电容网络关于寄生电容的等效反射系数仿真图；
图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)为实施例中的主放大器芯片的负载牵引结果图；
图6为实施例中的主放大器芯片的漏极平面电压、电流时域波形图。
图7为实施例中的Doherty功率放大器的漏极效率和增益随输出功率变化的实测结果图。
图8为实施例中的Doherty功率放大器的相邻信道泄露比随输出功率变化的实测结果图。
具体实施方式
针对调制信号高峰均比的问题，当前的射频功率放大技术仍存在诸多不足。传统的功率放大器一般工作在A类或AB类状态以满足通信系统高线性度的要求，但其效率较低，特别是在远离饱和点的区域效率急剧下降，带来巨大的能量损失，影响整个系统的性能。Doherty功率放大器由于具有结构简单和较高回退区效率等优势，十分契合当前无线通信系统中高信号峰均比的需求，近年来获得关注和应用。
目前针对Doherty功率放大器的研究已经取得了一定进展，分别从对称结构和非对称结构对Doherty功率放大器的功率回退范围进行提升，然而这些方法只是理论上提供宽回退范围下的负载调制方式，没有考虑到晶体管在低功率下的效率受限于其输出寄生电容，导致实际Doherty功率放大器的回退范围和效率无法进一步提升。因此为了实现更宽的功率回退范围，可以对晶体管的寄生电容进行补偿，以提升低功率下的晶体管效率。
基于上述原理，本实施例中，提供一种基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器。基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器的电路结构如图1所示，基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器的电路版图如图2所示。
参照图1和图2，基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器包括等分威尔金森功分器101、主放大器102、辅助放大器103和后匹配网络104等部分。其中，等分威尔金森功分器101的输入端用于连接到射频源，等分威尔金森功分器101的一个输出端与主放大器102的输入端连接，等分威尔金森功分器101的另一个输出端与辅助放大器103的输入端连接，主放大器102的输出端与辅助放大器103的输出端分别与后匹配网络104的输入端连接，后匹配网络104的输出端用于连接到负载。
本实施例中，可以使用微带线工艺，在介质基板上制作出等分威尔金森功分器101、主放大器102、辅助放大器103和后匹配网络104等器件，使得等分威尔金森功分器101、主放大器102、辅助放大器103和后匹配网络104等器件与介质基板组成一个整体，作为基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器。
具体地，可以参照图2所示的电路版图，在介质基板的一面(本实施例中称为“上表面”，介质基板的另一面，也就是与上表面相对的那一面可以称为“下表面”)使用微带线工艺制作出等分威尔金森功分器101、主放大器102、辅助放大器103和后匹配网络104中除了主放大器芯片204和辅助放大器芯片209之外的其他部分，对于主放大器芯片204和辅助放大器芯片209，可以在介质基板的上表面预留相应的焊盘，在制作好微带线部分后，将主放大器芯片204和辅助放大器芯片209焊接在焊盘上。
本实施例中，等分威尔金森功分器101是一个一阶的结构，包括两段微带传输线和一个隔离电阻，如图2所示，等分威尔金森功分器101中的两段微带传输线的长度分别为L1到L3，两段微带传输线的宽度分别为W1到W3，等分威尔金森功分器101中的隔离电阻的阻值为R1。
本实施例中，参照图2，等分威尔金森功分器101的输入端与射频源连接，等分威尔金森功分器101的两个输出端分别通过电容C1与主放大器输入匹配网络202的输入端连接，通过电容C3与辅助放大器输入匹配网络207的输入端相连接。主放大器输出匹配网络202的输出端与辅助放大器输出匹配网络207的输出端相连接后，通过后匹配网络104连接到功率放大器的输出端口，主放大器102内的等效负电容网络205的输入端与主放大器芯片204相连接，等效负电容网络205的输出端与主放大器输出匹配网络206相连接。
参照图1和图2，主放大器102包括依次连接的主放大器输入匹配网络202、主放大器栅极偏置网络203、主放大器芯片204、等效负电容网络205以及主放大器输出匹配网络206，主放大器输入匹配网络202的输入端作为主放大器102的输入端，主放大器输出匹配网络206的输出端作为主放大器102的输出端。
参照图2，主放大器栅极偏置网络203的一端通过稳定电阻R2和电容C2与主放大器输入匹配网络202连接，通过调节稳定电阻R2和电容C2的值可以控制主放大器的稳定性和增益，另一端通过主放大器芯片204与等效负电容网络205连接，后端接主放大器输出匹配网络206。
参照图2，主放大器输入匹配网络202由多段微带传输线组成，主放大器输入匹配网络202中的各段微带传输线的长度分别为L5到L7，宽度分别为W5到W7。
参照图2，主放大器栅极偏置网络203包括一段四分之一波长微带传输线、电阻R3、若干个滤波电容、用于主放大器芯片204的芯片栅极焊盘以及电源线焊盘。四分之一波长微带传输线一端通过电阻R5与芯片栅极焊盘连接，避免射频泄露，另一端与电源线焊盘连接，为主放大器芯片204提供栅极偏置电压V1。滤波电容从电源线焊盘并联接地，起电源滤波去耦及射频接地的作用，通过控制栅极焊盘的宽度长度可以控制主放大器的稳定性和增益。主放大器栅极偏置网络203中的芯片栅极焊盘、四分之一波长微带传输线的长度和宽度分别为L8、L9和W8、W9。
参照图2，主放大器输出匹配网络206由多段微带传输线组成，另外，由一段四分之一波长微带传输线、电源线焊盘以及若干滤波电容组成的漏极偏置电路对放大器的匹配也会产生影响，因此也包含在输出匹配网络中。漏极偏置电压V2通过电源焊盘接入，类似地，滤波电容起电源滤波去耦的作用。各段微带传输线的长度分别为L15到L19，宽度分别为W15到W19。
类似地，参照图1和图2，辅助放大器103包括辅助放大器输入匹配网络207、辅助放大器栅极偏置网络208、辅助放大器芯片209以及辅助放大器输出匹配网络210。辅助放大器栅极偏置网络208的一端通过稳定电阻R4和电容C4与辅助放大器输入匹配网络207连接，通过调整稳定电阻R4和电容C4的值可以控制辅助放大器103的稳定性和增益，另一端通过辅助放大器芯片209与辅助放大器输出匹配网络210连接。
类似地，参照图2，辅助放大器输入匹配网络207由多段微带传输线组成，各段微带传输线的长度分别为L21到L23，宽度分别为W21到W23。
类似地，参照图2，辅助放大器栅极偏置网络208包括一段四分之一波长微带传输线、电阻R5、若干个滤波电容、用于辅助放大器芯片209的芯片栅极焊盘以及电源线焊盘。四分之一波长微带传输线一端通过电阻R5与芯片栅极焊盘连接，避免射频泄露，另一端与电源线焊盘连接，为辅助放大器芯片209提供栅极偏置电压V3。滤波电容从电源线焊盘并联接地，起电源滤波去耦的作用。辅助放大器栅极偏置网络208中的芯片栅极焊盘、四分之一波长微带传输线的长度分别为L24、L24，宽度分别为W25、W25。
类似地，参照图2，辅助放大器输出匹配网络210由多段微带传输线组成，另外，由一段四分之一波长微带传输线、电源线焊盘以及若干滤波电容组成的漏极偏置电路对放大器的匹配也会产生影响，因此也包含在输出匹配网络中。漏极偏置电压V4通过电源焊盘接入，类似地，滤波电容起电源滤波去耦的作用。各段微带传输线的长度分别为L26到L31，宽度分别为W26到W31。
本实施例中，参照图2，后匹配网络104由多段微带传输线组成，后匹配网络104中的各段微带传输线的长度分别为L32到L32，宽度分别为W36到W36。将后匹配网络104中的各段微带传输线的结合点处的阻抗匹配到50欧姆，作为基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器的输出端。
本实施例中，等效负电容网络205是基于枝节加载耦合线的结构，由一段耦合线和两根加载在耦合线上的传输线连接构成。具体地，参照图2，等效负电容网络205包括一根耦合线和两根加载在耦合线上的枝节传输线，其中一根传输线为始端传输线，另一根传输线为末端传输线。具体地，始端传输线直接加载在主放大器芯片204的漏极输出端，末端传输线开路，成为开路短截线。
图2所示的等效负电容网络205的结构，使得等效负电容网络205具有负电容阻抗特性。具体地，等效负电容网络205的负电容阻抗特性，是指等效负电容网络205在某些特定频率下的阻抗值，与一定数值的负电容的阻抗值相等，因此，等效负电容网络205等效于一个电容值为负值的电容器。
本实施例中，等效负电容网络205的负电容值的大小，与等效负电容网络205中的微带线的(始端传输线和末端传输线)电长度相关，可以通过设计等效负电容网络205中的微带线的电长度，从而确定等效负电容网络205的负电容值的大小。
本实施例中，所需要等效负电容网络205具有的负电容阻抗特性具体为：等效负电容网络205在工作频率及其二次谐波和三次谐波处的阻抗值，与主放大器芯片204的寄生电容的负电容的阻抗值相等。
本实施例中，等效负电容网络205的工作原理如图3所示。参照图3，主放大器芯片204的寄生电容为CDS，通过设计等效负电容网络205中的微带线的电长度，使得等效负电容网络205在超宽回退Doherty功率放大器的工作频率下，以及在工作频率的二次谐波和三次谐波下，等效的负电容值为-CDS，这样，等效负电容网络205便能够补偿主放大器芯片204的输出电容。
本实施例中，在实际设计等效负电容网络205时，可以在等效负电容网络205中，除了始端传输线和末端传输线之外，还留出额外的微带线用于与主放大器芯片204中的晶体管漏极焊接，在负载牵引过程中对网络的电参数进行优化以得到最佳的牵引结果。参照图2，最终确定等效负电容网络205中的耦合线长度为L14，宽度为W14，耦合间隙为S，其余各段微带传输线的长度分别为L10到L13，宽度分别为W10到W13。
本实施例中，基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器的工作原理在于：等效负电容网络205加载在主放大器芯片204的输出端(具体可以是主放大器芯片204中的晶体管的漏极)，因此等效负电容网络205的负电容可以补偿主放大器芯片204的寄生电容，对主放大器芯片204进行负载牵引，能够提升主放大器芯片204在低功率下的牵引效率，并使主放大器芯片204负载牵引出的功率圆与效率圆分离，提高Doherty功率放大器的牵引效率，从而产生低输出功率状态下的效率高的最佳回退阻抗点。
本实施例中，主放大器102与辅助放大器103形成非对称结构。具体地，辅助放大器103包含的放大器件与主放大器102包含的放大器件相比，具有更大的尺寸和更大的输出功率。
例如，参照图1和图2，可以分别使用单一的晶体管，作为主放大器102中的主放大器芯片204与辅助放大器103中的辅助放大器芯片209，而作为辅助放大器芯片209的晶体管，相比主放大器芯片204的晶体管具有更大的尺寸和更大的输出功率。
本实施例中，通过使用非对称结构的主放大器102与辅助放大器103，有利于提升Doherty功率放大器的效率和功率回退范围。
本实施例中，可以使用采用介电常数为3.38、厚度为0.813mm的Rogers RO4003C材料制作介质基板，通过M3螺丝将介质基板固定在金属散热器上。使用型号为CREECGH40006P的芯片作为主放大器芯片204，使用型号为CREE CG2H40010F的芯片作为辅助放大器芯片209，主放大器芯片204与辅助放大器芯片209均通过M2螺丝固定在金属散热器上。
本实施例中，基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器工作时，可以对主放大器芯片204施加栅极偏置电压V1，使得主放大器芯片204的静态漏极电流为64mA，漏极偏置电压V2为28V，主放大器芯片204工作在AB类放大状态；对辅助放大器芯片209施加栅极偏置电压V3，使得辅助放大器芯片209的漏极偏置电压V4为28V，辅助放大器芯片209工作在C类放大状态。V1和V3的具体数值在实际测试中可能会有变化。
本实施例中，介质基板的另一面设有金属地，参照图2，介质基板的一面的边缘设有信号屏蔽单元212。信号屏蔽单元212通过穿通介质基板的金属化过孔与金属地连接，从而提高基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器的信号屏蔽和热传导的性能。
可以通过以下步骤，设计本实施例中的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器：
步骤S1：确定Doherty功率放大器的工作频率；
步骤S2：根据工作频率、介质基板的参数以及芯片的仿真模型使用电路仿真软件对等效负电容网络进行设计，使其阻抗在工作频率及其二三次谐波处与负电容阻抗值相等，并使主放大器芯片负载牵引出的功率圆与效率圆分开，提高牵引效率；
步骤S3：根据工作频率、介质基板的参数、芯片的仿真模型以及设计好的等效负电容网络对主放大器和辅助放大器进行设计，使Doherty功率放大器工作在设定的工作频率下；
步骤S4：设计工作频率下的等功分威尔金森功分器，并根据结合点处的阻抗和Doherty功率放大器的输出端口阻抗设计后匹配网络；
步骤S5：将上述各电路部分连接并通过微调部分参数得到更优的回退范围和效率。
参照图2，微带电路中各分立元件的取值为：C1＝C3＝C5＝C6＝9.5pF，C2＝3pF，C4＝5pF，R1＝100Ω，R2＝100Ω，R3＝51Ω，R4＝100Ω，R5＝51Ω。
参照图2，微带电路中各参数的取值为：L1＝6mm，L2＝L3＝18.5mm，L4＝33.8mm，L5＝6mm，L6＝1.2mm，L7＝5.6mm，L8＝3mm，L9＝19.6mm，L10＝2mm，L11＝2.2mm，L12＝6.2mm，L13＝4.4mm，L14＝3.6mm，L15＝9.6mm，L16＝19.4mm，L17＝11.9mm，L18＝5.8mm，L19＝10.4mm，L20＝13.3mm，L21＝4.6mm，L22＝1.2mm，L23＝4.6mm，L24＝7mm，L25＝19.4mm，L26＝5mm，L27＝19.4mm，L28＝17.3mm，L29＝13mm，L30＝15.4mm，L31＝12mm，L32＝2.6mm，L33＝5.6mm，L34＝8.6mm，L35＝4.2mm，L36＝6mm，W1＝1.8mm，W2＝W3＝1mm，W4＝1.8mm，W5＝2.6mm，W6＝22.6mm，W7＝2.6mm，W8＝3mm，W9＝1mm，W10＝1.4mm，W11＝4.4mm，W12＝W13＝1mm，W14＝0.6mm，W15＝2.2mm，W16＝1mm，W17＝2.2mm，W18＝0.6mm，W19＝0.4mm，W20＝1.8mm，W21＝2.9mm，W22＝1.2mm，W23＝2.9mm，W24＝3mm，W25＝1mm，W26＝1.4mm，W27＝1mm，W28＝1.4mm，W29＝0.5mm，W30＝0.9mm，W31＝0.4mm，W32＝1.4mm，W33＝1.8mm，W34＝1.4mm＝W35＝1.4mm，W36＝1.8mm，S＝0.3mm。
参照图2，微带电路中各偏置电压的取值为：V1＝-2.9V，V3＝-6V，V2＝V4＝28V。
基于上述条件，对本实施例中的Doherty功率放大器进行仿真和实测，结果如图4-图8所示。
参照图4(本实施例中的Doherty功率放大器的等效负电容网络关于寄生电容的等效反射系数仿真图)，所设计的等效负电容网络与主放大器芯片的寄生电容在基波频率以及二三次谐波频率处吻合的比较好，反射系数较小，可见所设计网络能在基波及二三次谐波处对寄生电容进行补偿。
参照图5(本实施例中的Doherty功率放大器的主放大器芯片在回退点和饱和点的负载牵引结果图)，其中图5(a)和图5(b)分别代表主放大器芯片带有和不带有所设计等效负电容网络在回退点的负载牵引结果，由图5(a)和图5(b)可知，本实施例中的Doherty功率放大器相比现有相关设计的最大牵引效率提升了12％，并且功率圆心与效率圆心相隔更远，这样可以选取功率低而效率高的阻抗点作为回退点；图5(c)和图5(d)分别代表主放大器芯片带有和不带有所设计等效负电容网络在饱和点的负载牵引结果，可见本实施例中的Doherty功率放大器相比现有相关设计的最大牵引效率提升了10％。因此Doherty功率放大器中的等效负电容网络极大地提升了主放大器芯片的牵引效率，最终提升整个Doherty功率放大器的效率和回退范围。
参照图6(本实施例中的Doherty功率放大器主放大器芯片漏极电流源平面电压、电流时域波形图)，相比不带有所设计等效负电容网络的Doherty功率放大器，本实施例中的Doherty功率放大器主放大器芯片漏极电流源平面的电压、电流时域波形交叠区域更少，表示其直流功率损耗更小，效率更高，所设计的Doherty功率放大器主功放工作在逆class-F模式。
参照图7(本实施例中的Doherty功率放大器的漏极效率和增益随输出功率变化的实测结果图)，本发明实施例实现了超宽回退的高效率Doherty功率放大器。实测结果中，该Doherty功率放大器工作频率为2.55GHz，具有11.5dB的回退宽度，并且回退漏极效率达到54.8％，其饱和输出功率为43.1dBm，饱和点漏极效率为74.4％，小信号增益为12.4dB。
参照图8(本实施例中的Doherty功率放大器使用调制信号激励下相邻信道泄露比随输出功率变化的实测结果图)，本发明实施例Doherty功率放大器采用载波宽度为20MHz、峰均比为11.5dB的LTE调制信号进行测试，在工作频率范围处，相邻信号泄露比低于-20dBc。
以上实测结果表现良好，符合预期，表明本实施例中的Doherty功率放大器的方案切实可行。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实施例中。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本实施例中的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本实施例中的范围施加限制。
以上，只是本实施例中的较佳实施例而已，本实施例中并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实施例中的技术效果，凡在本实施例中的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例中保护的范围之内。在本实施例中的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (10)
1.一种基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器包括等分威尔金森功分器(101)、主放大器(102)、辅助放大器(103)和后匹配网络(104)；
所述等分威尔金森功分器(101)的输入端用于连接到射频源，所述等分威尔金森功分器(101)的一个输出端与所述主放大器(102)的输入端连接，所述等分威尔金森功分器(101)的另一个输出端与所述辅助放大器(103)的输入端连接；
所述主放大器(102)的输出端与所述辅助放大器(103)的输出端分别与所述后匹配网络(104)的输入端连接；
所述后匹配网络(104)的输出端用于连接到负载；
所述主放大器(102)包括依次连接的主放大器输入匹配网络(202)、主放大器栅极偏置网络(203)、主放大器芯片(204)、等效负电容网络(205)以及主放大器输出匹配网络(206)，所述主放大器输入匹配网络(202)的输入端作为所述主放大器(102)的输入端，所述主放大器输出匹配网络(206)的输出端作为所述主放大器(102)的输出端；
所述等效负电容网络(205)具有负电容阻抗特性。
2.根据权利要求1所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述负电容阻抗特性具体包括：
所述等效负电容网络(205)在工作频率及其二次谐波和三次谐波处的阻抗值，与所述主放大器芯片(204)的寄生电容的负电容的阻抗值相等。
3.根据权利要求2所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述等效负电容网络(205)包括一段耦合线和两根加载在耦合线上的传输线，其中一根传输线与所述主放大器芯片(204)的输出端连接，另一根传输线是开路短截线。
4.根据权利要求1所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述辅助放大器(103)包括依次连接的辅助放大器输入匹配网络(207)、辅助放大器栅极偏置网络(208)、辅助放大器芯片(209)以及辅助放大器输出匹配网络(210)，所述辅助放大器输入匹配网络(207)的输入端作为所述辅助放大器(103)的输入端，所述辅助放大器输出匹配网络(210)的输出端作为所述辅助放大器(103)的输出端。
5.根据权利要求4所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于：
所述辅助放大器栅极偏置网络(208)的输出端与所述辅助放大器输入匹配网络(207)的输入端之间通过并联的稳定电阻(R4)和电容(C4)连接；
所述主放大器栅极偏置网络(203)的输出端与所述主放大器输出匹配网络(206)的输入端之间通过并联的稳定电阻(R2)和电容(C2)连接。
6.根据权利要求1所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述主放大器(102)与所述辅助放大器(103)形成非对称结构。
7.根据权利要求6所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述辅助放大器(103)包含的放大器件与所述主放大器(102)包含的放大器件相比，具有更大的尺寸和更大的输出功率。
8.根据权利要求1所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述主放大器芯片(204)为AB类放大器，所述辅助放大器芯片(209)为C类放大器。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于，所述基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器还包括介质基板和散热器；
所述等分威尔金森功分器(101)、主放大器(102)、辅助放大器(103)和后匹配网络(104)通过微带工艺固定在所述介质基板的一面上；
所述介质基板的一面与所述散热器固定。
10.根据权利要求9所述的基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器，其特征在于：
所述介质基板的一面的边缘设有信号屏蔽单元(212)；
所述介质基板的另一面设有金属地；
所述信号屏蔽单元(212)通过穿通所述介质基板的金属化过孔与所述金属地连接。
Priority Applications (1)
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| CN202311712369.0A CN117713698A (zh) | 2023-12-13 | 2023-12-13 | 基于等效负电容的超宽回退Doherty功率放大器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2023
- 2023-12-13 CN CN202311712369.0A patent/CN117713698A/zh active Pending
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