CN202818232U - 一种Doherty功放电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；关键是，该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻滤波耦合器、或变阻滤波器、或变阻耦合器。采用本实用新型能够减小功放电路尺寸，降低功放电路的成本，提高功放效率。

Description

一种Doherty功放电路
技术领域
本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种Doherty功放电路。 
背景技术
随着日益激烈的市场竞争，基站产品的性能高低是业内竞争的主要焦点，功率放大单元作为基站的重要组成部分，直接关系着发射信号的质量和通信效果。目前，最为广泛应用的一种成熟技术就是Doherty功放技术，大部分功放厂家都已开始批量生产、应用Doherty功放，近年来这种技术无论在成本方面还是批量生产能力方面仍将占据主流地位，因此，如何在该功放技术的基础上进一步减小功放尺寸，提高功放的线性和效率显得更加重要。 
传统的Doherty功率放大器的结构如图1中标号102所示，由两个以上功放管组成，分为主功放管和辅助功放管；其中，主功放管和辅助功放管分别工作在不同的工作状态，通过阻抗调制技术实现效率的提升。在功放电路的合路输出端，通常会有阻抗变换线103来实现阻抗的调制和匹配，例如：一个典型Doherty功放电路，在两个功放管输出的合路输出处会有35欧姆的阻抗变换线103来实现阻抗调制和匹配。 
由于收发信机发出的小信号经功率放大器放大后通常会伴随产生一些谐波信号，这些谐波信号会对其他设备产生干扰，因此，功率放大器对输出谐波大小都有一定的要求，一般减小输出谐波信号的方法是在输出端增加滤波器，如图1中在Doherty功放电路的合路输出端设置有滤波器105。 
另外，Doherty功放电路通常通过数字预失真(DPD，Digital Pre-Distortion)来提高线性，因此，需要对功放输出信号进行取样，以进行DPD训练，基于此，可以在Doherty功放电路的合路输出端增加一个耦合器来实现信号取样的功能， 如图1所示在Doherty功放电路中设置有耦合器104。 
从图1所示的Doherty功放电路可以看出，Doherty功放电路在设计中需要在输出50欧姆微带传输线上设置耦合器来实现DPD训练功能或功率控制功能，设置滤波器来抑制谐波；而这些器件都会在印制线路板(PCB，Printed Circuit Board)上占用一定的空间，如此，必然会导致功放输出端微带传输线尺寸增大、差损增大，进而造成整个功放效率降低、功放电路的PCB尺寸增大、以及功放电路的成本提高。 
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种Doherty功放电路，能够减小功放电路尺寸，降低功放电路的成本，提高功放效率。 
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的： 
一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻滤波器。 
所述变阻滤波器由不同尺寸的n段微带传输线串联而成，其中，n为大于1的整数。 
一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻耦合器。 
所述变阻耦合器包括主线和副线；所述主线和所述副线均采用微带传输线，所述主线和所述副线之间通过平行线耦合、或平行线加齿状结构耦合。 
所述主线为阻抗变换线。 
一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻滤波耦合器。 
所述变阻滤波耦合器包括主线和副线；所述主线和所述副线均采用微带传 输线，所述主线和所述副线之间通过平行线耦合、或平行线加齿状结构耦合；所述主线由不同尺寸的微带传输线串联而成。 
本实用新型所提供的Doherty功放电路，将传统Doherty功放电路中合路输出部分的阻抗变换线、耦合器和滤波器三种器件采用变阻滤波耦合器来实现，同时实现了阻抗变换、抑制谐波和功率取样功能，如此，能够减少功放电路尺寸、提高功放指标、降低功放电路的成本。 
本实用新型还可以根据实际应用的需要，将合路输出电路采用变阻滤波器来实现，以完成阻抗变换和抑制谐波的功能；或者，将合路输出电路采用变阻耦合器来实现，以完成阻抗变换和功率取样的功能。 
合路输出电路采用变阻滤波器时，能在达到阻抗匹配标准的同时有效抑制带外谐波的干扰，这种实现方案具有面积小、差损低的优点；变阻滤波器采用纯微带实现，具有可靠性高、成本低、易于实现的优点，并且尺寸小，能有效利用PCB布局空间，可以明显改善Doherty功放电路的谐波指标，根据谐波测试结果显示，各次谐波均有一定的减小，谐波能得到有效抑制； 
合路输出电路采用变阻耦合器时，输出差损降低，0.015db-0.03db之间的功放效率有提高；并且，能够大大缩小功放电路尺寸，极大地降低功放电路的整体成本。 
附图说明
图1为传统Doherty功放电路的组成结构示意图； 
图2为本实用新型Doherty功放电路的一种组成结构示意图； 
图3为本实用新型中合路输出电路为变阻滤波器的实例结构示意图； 
图4为本实用新型中合路输出电路为变阻耦合器的实例结构示意图； 
图5为本实用新型中合路输出电路为变阻滤波耦合器的实例结构示意图。 
具体实施方式
本实用新型Doherty功放电路的一种组成结构，如图2所示，该Doherty 功放电路包括：功率分配电路201、功率放大电路202、合路输出电路203；具体的， 
功率分配电路201，用于将输入信号分离为N(1，2，3，......N)路信号，分别送入由主放大器和从放大器构成的功率放大电路202中；其中，N为大于等于2的自然数，N为主放大器和从放大器个数之和。 
功率放大电路202，与功率分配电路连接，包括一个主放大器、一个以上从放大器以及每个放大器对应的输入输出匹配电路；主放大器和从放大器分别将输入自身的信号进行放大后输出至合路输出电路203；通常，主放大器和从放大器分别处于不同的工作状态，比如：主放大器可以工作在AB类状态，辅助放大器可以工作在C类状态；其中，AB类放大器导通角略大于90度，能减少趋于截止时出现的交越失真；C类放大器导通角小于90度，具有非线性、效率高的特性。 
上述功率分配电路201和功率放大电路202与传统Doherty功放电路结构和功能均相同，在此不再赘述。 
合路输出电路203，用于将放大后的N路信号合成为一路信号输出，并完成输出端的阻抗变换。 
这里，由于不同的Doherty功放电路在合路端点具有不同的阻抗特性，而Doherty功放电路最终输出端要求匹配为50欧姆，因此，合路输出电路203具备阻抗变换功能。 
进一步的，合路输出电路203还用于实现抑制谐波和/或信号取样功能。因此，所述合路输出电路203可以是变阻滤波耦合器，也可以是变阻滤波器，还可以是变阻耦合器；图2中示出的合路输出电路203为变阻滤波耦合器。 
具体的，合路输出电路203为变阻滤波耦合器时，是将变阻滤波器和变阻耦合器集成到一个电路中，变阻耦合器的主线阻抗变换采用变阻滤波器来实现，这种合路输出电路203同时具有阻抗变换、抑制谐波和信号取样功能；合路输出电路203为变阻滤波器时，具有阻抗变换和抑制谐波功能；合路输出电路203为变阻耦合器时，具有阻抗变换和信号取样功能。 
本实用新型的Doherty功放电路，通过不同信号状态下的阻抗调制，实现工作状态的改变，以提高小信号时的效率功放，并保证大信号时的线性。并且，本实用新型的Doherty功放电路是将阻抗变换线、耦合器和滤波器的功能融为一体，根据实际应用需要，使合路输出电路在满足阻抗变换同时，实现抑制谐波和/或信号取样功能。 
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。 
合路输出电路203为变阻滤波器时，变阻滤波器的结构如图3所示，该变阻滤波器由不同尺寸的微带传输线301、302、303、304串联而成，这里的四段微带传输线电长度1/16波长，特性阻抗分别为53欧姆、13欧姆、96欧姆、23欧姆，具体每段微带传输线的长度和宽度可以根据电长度和阻抗参数值换算得出，整个微带传输线能实现阻抗变换和抑制谐波的功能。当然，在实际应用中，尺寸可以略有变化，不会影响功能的实现。 
在实际应用中，构成变阻滤波器的微带传输线也可以不是四段，可以为n段，n为大于1的整数即可，具体使用几段微带传输线可以根据实际应用中带宽和驻波比等指标要求的不同而不同。 
这里，所述微带传输线是一种微波传输线，不同尺寸和形式的微带传输线可等效成相应的电感电容，因此，微带传输线可构成各种用途的微波元件。本实用新型中，作为合路输出电路的变阻滤波耦合器、变阻滤波器和变阻耦合器均采用微带传输线形式实现。 
其中，所述微带传输线的节数和各节微带传输线的尺寸，主要由滤波类型、工作频率、板材参数、匹配阻抗、带宽、抑制量、波纹、传输功率等多种条件参数变量决定。本实用新型实例中的变阻滤波器主要用于抑制Doherty功放中的3次谐波，由于Doherty功放的工作频段为920MHz～960MHz，3次谐波的频段为2760MHz～2880MHz，因此，3次谐波产生的干扰及对Doherty功放的波形影响较大。通常，可采用低通滤波器的形式作为原型，再经过软件计算，变型转换成微带传输线的形式，最终实现在3次谐波频段衰减10dB以上，在Doherty功放工作频带内衰减小于0.06dB，同时输出端阻抗由25欧姆匹配到50欧姆， 以达到抑制Doherty功放中3次谐波的作用。这里，变阻滤波器具体的内部设计属于现有技术，不再赘述。 
合路输出电路203为变阻耦合器时，变阻耦合器也采用微带传输线，实现阻抗变换和功率取样。变阻耦合器的结构如图4所示，变阻耦合器包括主线401和副线403，主线401和副线403均采用微带传输线，主线401和副线403之间通过平行线加齿状结构402耦合；所述主线401为阻抗变换线，能传输功率、实现阻抗变换，将非50欧姆的阻抗匹配成50欧姆。 
实际应用中，所述主线401可以通过多种途径将自身的功率耦合到副线403上一部分，且相互干涉，其中，所述多种途径可以是平行线耦合，也可以是平行线加齿状结构耦合，如：平行线上加矩形耦合、平行线上加三角形耦合等等，一般采用平行线耦合即可，加上齿状结构耦合可以进一步提高耦合器的性能。功率在副线403中只沿一个方向传输，实现功率取样，并最终由50欧姆传输线404输出。 
合路输出电路203为变阻滤波耦合器时，是将变阻滤波器和变阻耦合器集成到一个电路，将变阻耦合器的主线阻抗变换采用变阻滤波器实现。变阻滤波耦合器的结构如图5所示，由多节长宽尺寸不同的微带传输线组成。 
具体的，变阻滤波耦合器包括主线和副线305，主线和副线305均采用微带传输线，主线和副线305之间通过平行线加齿状结构306耦合；其中，主线由不同尺寸的微带传输线301、302、303、304串联而成，用于实现阻抗变换和抑制谐波，即：采用变阻滤波器微带传输线作为主线；副线305，用于实现功率取样，并最终由50欧姆传输线307输出，即：采用变阻耦合器微带传输线的副线作为变阻滤波耦合器的副线305。 
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。 

Claims (7)

1.一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；其特征在于，该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻滤波器。
2.根据权利要求1所述Doherty功放电路，其特征在于，所述变阻滤波器由不同尺寸的n段微带传输线串联而成，其中，n为大于1的整数。
3.一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；其特征在于，该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻耦合器。
4.根据权利要求3所述Doherty功放电路，其特征在于，
所述变阻耦合器包括主线和副线；
所述主线和所述副线均采用微带传输线，
所述主线和所述副线之间通过平行线耦合、或平行线加齿状结构耦合。
5.根据权利要求3所述Doherty功放电路，其特征在于，所述主线为阻抗变换线。
6.一种Doherty功放电路，包括：功率分配电路、与功率分配电路连接的功率放大电路；其特征在于，该Doherty功放电路还包括与功率放大电路连接的合路输出电路，所述合路输出电路为变阻滤波耦合器。
7.根据权利要求6所述Doherty功放电路，其特征在于，
所述变阻滤波耦合器包括主线和副线；所述主线和所述副线均采用微带传输线，所述主线和所述副线之间通过平行线耦合、或平行线加齿状结构耦合；
所述主线由不同尺寸的微带传输线串联而成。
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