CN206211949U - 一种双频Doherty功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双频Doherty功率放大器，包括有不等功分输入耦合器、主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络、辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络、辅助功放移相网络、第一阻抗变换网络和第二阻抗变换网络。本实用新型通过双频不等功分技术、双频匹配和移相技术实现小频率比的双频功率放大器；尤其是在输入输出网络部分采用三段串联微带线结构代替现有技术中的一段微带线，实现在两个特定频率点上任意阻抗间的阻抗变换，并结合双频不等功分技术使得功率放大器的性能得到进一步提升，适用于现行的蜂窝系统基站常用的工作频率。本实用新型作为一种双频Doherty功率放大器可广泛应用于功率放大器领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率放大器领域，尤其是一种双频Doherty功率放大器。
背景技术
在功率放大器的设计中，效率与线性度是两个重要的性能指标，但这两者的要求通常是矛盾的，即为了获得更高的效率，常需牺牲一定的线性度，反之亦然。针对这个问题，Doherty功率放大器是一个热门的解决方案，它以一个高线性度的功率放大器作为主功放，并以一个高效率的功率放大器作为辅助功放，从而同时保证了较高的效率和线性度。功率放大器设计中的另一个热门课题是双频功率放大器。现代蜂窝系统的基站常常需要同时工作与两个或多个不同频段，因此双频功率放大器在基站中有很大的使用价值。
但是现有技术中，实现双频不等功分的技术其频率比都比较大，通常不能用于1.8GHz、2.4GHz这两个常用频段上，实用性有所欠缺；在1.8GHz、2.4GHz这两个频段上实现双频工作的技术，没有实现不等功分，效率较低，性能较差。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是：提供一种实现小频率比不等功分的高效率双频Doherty功率放大器。
本实用新型所采用的技术方案是：一种双频Doherty功率放大器，包括有不等功分输入耦合器、主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络、辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络、辅助功放移相网络、第一阻抗变换网络和第二阻抗变换网络，所述不等功分输入耦合器的第一输出端依次通过主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络和第一阻抗变换网络连接至第二阻抗变换网络的输入端，所述不等功分输入耦合器的第二输出端依次通过辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络和辅助功放移相网络连接至第二阻抗变换网络的输入端，所述第二阻抗变换网络的输出端通过50Ω电阻接地。
进一步，所述不等功分输入耦合器由微带线构成的分支线结构组成。
进一步，所述主功放输入匹配网络和辅助功放输入匹配网络均由三段串联的微带线构成。
进一步，所述主功放输出匹配网络和辅助功放输出匹配网络均由三段串联的微带线构成。
进一步，所述主功放为甲乙类功率放大器，所述辅助功放为丙类功率放大器。
进一步，所述主功放移相网络和辅助功放移相网络均由微带线构成的π型和T型网络结构组成。
进一步，所述第一阻抗变换网络连接至第二阻抗变换网络均由微带线构成的T型网络结构组成。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过双频不等功分技术、双频匹配和移相技术实现小频率比的双频功率放大器；尤其是在输入输出网络部分采用三段串联微带线结构代替现有技术中的一段微带线，实现在两个特定频率点上任意阻抗间的阻抗变换，并结合双频不等功分技术使得功率放大器的性能得到进一步提升，适用于现行的蜂窝系统基站常用的工作频率（1.8GHz/2.4GHz，频率比小于2）。
附图说明
图1为本实用新型电路框架图；
图2为本实用新型具体实施例中输入耦合器的原理图；
图3为本实用新型具体实施例中输入匹配网络的原理图；
图4为本实用新型具体实施例中移相网络的原理图；
图5为本实用新型具体实施例中阻抗变换网络的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种双频Doherty功率放大器，包括有不等功分输入耦合器、主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络、辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络、辅助功放移相网络、第一阻抗变换网络和第二阻抗变换网络，所述不等功分输入耦合器的第一输出端依次通过主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络和第一阻抗变换网络连接至第二阻抗变换网络的输入端，所述不等功分输入耦合器的第二输出端依次通过辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络和辅助功放移相网络连接至第二阻抗变换网络的输入端，所述第二阻抗变换网络的输出端通过50Ω电阻接地。
如图2所示，进一步作为优选的实施方式，所述不等功分输入耦合器由微带线构成的分支线结构组成，用于实现1.8GHz和2.4GHz两个频段宽带信号在两个输出端口的不等功分输出以及隔离信号在耦合器隔离端口的输出，其中分支线的长度和宽度可通过理论计算以及辅助设计工具ADS（Advanced Design System）的优化得到，从而实现Doherty功率放大器所需的最佳功分比。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述主功放输入匹配网络和辅助功放输入匹配网络均由三段串联的微带线构成。
现有技术中通常采用一段微带线实现阻抗变换，本实用新型中为了实现上述两个宽带频段上任意阻抗间的阻抗变换，因此采用三段串联的微带线，实现了从耦合器输出端口的阻抗至放大电路输入阻抗的匹配，通过阻抗匹配有效地降低了输入功率的反射，以此提高了整个系统的效率。
同样地，为了降低主/辅助功放输出信号的反射，从而提升能源效益，进一步作为优选的实施方式，所述主功放输出匹配网络和辅助功放输出匹配网络均由三段串联的微带线构成。
进一步作为优选的实施方式，所述主功放为甲乙类功率放大器，所述辅助功放为丙类功率放大器。
根据Doherty功率放大器系统设计原理，要求主功放放大电路晶体管工作在甲乙级放大状态，辅助功放工作在丙类状态，在系统整体设计之前必须先对放大电路本身进行直流仿真，使确定合适的直流偏置点；另外在实际测试中，为了符合Doherty原理，须动态调整辅助功放偏置电压，使得在主功放饱和点（6dB回退点）的同时辅助功放进入导通状态，使得系统效率基本维持在较高的水平。
参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述主功放移相网络和辅助功放移相网络均由微带线构成的π型和T型网络结构组成，图中NODEDD1和NODEDD2分别为输入和输出端口；改结构实现了补偿耦合器固定带来的90度相位偏移和输入、输出匹配网络带来的相位偏移，最后使得主功放两路信号处于相同相位的状态，提高系统效率。
参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述第一阻抗变换网络连接至第二阻抗变换网络均由微带线构成的T型网络结构组成。
上述两个阻抗变换网络由微带线T型网络构成，主要用于将放大电路输出阻抗变换至负载的特征阻抗，减小反射波，提高效率。使用T型结构可以在两个特定频点处均有较好的频率特性和足够的带宽。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：包括有不等功分输入耦合器、主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络、辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络、辅助功放移相网络、第一阻抗变换网络和第二阻抗变换网络，所述不等功分输入耦合器的第一输出端依次通过主功放输入匹配网络、主功放、主功放输出匹配网络、主功放移相网络和第一阻抗变换网络连接至第二阻抗变换网络的输入端，所述不等功分输入耦合器的第二输出端依次通过辅助功放输入匹配网络、辅助功放、辅助功放输出匹配网络和辅助功放移相网络连接至第二阻抗变换网络的输入端，所述第二阻抗变换网络的输出端通过50Ω电阻接地。
2.根据权利要求1所述的一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：所述不等功分输入耦合器由微带线构成的分支线结构组成。
3.根据权利要求1所述的一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：所述主功放输入匹配网络和辅助功放输入匹配网络均由三段串联的微带线构成。
4.根据权利要求1所述的一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：所述主功放输出匹配网络和辅助功放输出匹配网络均由三段串联的微带线构成。
5.根据权利要求1所述的一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：所述主功放为甲乙类功率放大器，所述辅助功放为丙类功率放大器。
6.根据权利要求1所述的一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：所述主功放移相网络和辅助功放移相网络均由微带线构成的π型和T型网络结构组成。
7.根据权利要求1所述的一种双频Doherty功率放大器，其特征在于：所述第一阻抗变换网络连接至第二阻抗变换网络均由微带线构成的T型网络结构组成。
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| CN107743021A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-27 | 成都嘉纳海威科技有限责任公司 | 一种基于晶体管堆叠技术的强抗失配高效功率放大器 |
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| CN113746435A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-12-03 | 北京顿思集成电路设计有限责任公司 | Doherty功率放大器及包括其的基站和通信系统 |
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