一種Doherty功率放大電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例涉及移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種Doherty功率放大電路，用以解決傳統(tǒng)功率放大電路結(jié)構(gòu)由于存在四分之一波長阻抗變換線導致帶寬有限的問題。本發(fā)明實施例的方法包括：主功率放大器支路包括主功率放大器、主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路，以及位于主功率放大器的輸出匹配電路與功率合成器之間的第一補償電路；其中，主功率放大器的輸出匹配電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位。由于主功率放大器支路的輸出匹配電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位，從而使主支路上不需要使用λ/4阻抗變換線，進而提高了系統(tǒng)帶寬。
【專利說明】-種Doherty功率放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種Doherty功率放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，目前呈現(xiàn)2G、3G和4G通信制式共存的現(xiàn)狀，無論從設 備供應商還是網(wǎng)絡運營商都期望實現(xiàn)能夠同時支持多頻段、多制式工作的通信設備，以便 降低設備生產(chǎn)和網(wǎng)絡運營維護成本。此外，從節(jié)能減排和綠色通信的角度出發(fā)，在支持多頻 段、多制式工作的同時，還要求通信設備要高效率。功率放大器作為通信設備中受帶寬限制 最嚴重的高耗能部件，不可避免的面臨寬帶、高效率的設計挑戰(zhàn)。
[0003] 現(xiàn)有放大器多采用傳統(tǒng)多爾蒂（Doherty)電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。如圖1所示，傳統(tǒng) Doherty電路包括兩個支路：包括主功率放大器支路和輔功率放大器支路。從圖1中可以看 出傳統(tǒng)Doherty電路結(jié)構(gòu)中存在一條或多條四分之一波長（λ/4)阻抗變換線。由于λ/4 阻抗變換線具有一些與它的頻率特性相關(guān)的限制，而這些限制在一定程度上會降低工作頻 率的帶寬。
[0004] 綜上所述，目前傳統(tǒng)Doherty電路結(jié)構(gòu)由于存在λ /4阻抗變換線導致帶寬有限， 亟需解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供一種Doherty功率放大電路，用以解決傳統(tǒng)Doherty電路結(jié)構(gòu) 由于存在λ/4阻抗變換線導致帶寬有限的問題。
[0006] 本發(fā)明實施例提供一種Doherty功率放大電路，包括：主功率放大器支路和輔 功率放大器支路，主功率放大器支路和輔功率放大器支路的輸出端連接有功率合成器，其 中：
[0007] 主功率放大器支路包括主功率放大器、主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配 電路，以及位于主功率放大器的輸出匹配電路與功率合成器之間的第一補償電路；其中，主 功率放大器的輸出匹配電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位；和/或
[0008] 輔功率放大器支路包括輔功率放大器、輔功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配 電路、位于輔功率放大器輸入端的第二補償電路，以及位于輔功率放大器的輸出匹配電路 與功率合成器之間的第三補償電路；其中，主功率放大器的輸出匹配電路用于將主功率放 大器呈現(xiàn)出的阻抗匹配到第一負載；輔功率放大器的輸出匹配電路用于將輔功率放大器呈 現(xiàn)出的阻抗匹配到第二負載，其中，第一負載與第二負載的比值等于輔功率放大器的最大 輸出功率與主放大器的最大輸出功率的比值；第二負載不等于第一負載。
[0009] 較佳的，第一負載和第二負載均小于50歐姆。
[0010] 較佳的，第一補償電路的長度由主功率放大器支路的輸出匹配電路的相位、第一 負載及主功率放大器的阻抗分布特性確定。
[0011] 較佳的，功率合成器為多級微帶線與微帶線枝節(jié)電路的組合。
[0012] 較佳的，主功率放大器為GaN放大器，輔功率放大器為GaN放大器。
[0013] 本發(fā)明實施例提供一種Doherty功率放大電路，主功率放大器支路包括主功率放 大器、主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路，以及位于主功率放大器的輸出匹配 電路與功率合成器之間的第一補償電路；其中，主功率放大器的輸出匹配電路使用主功率 放大器支路所允許的最小相位。由于主功率放大器支路的輸出匹配電路使用主功率放大器 支路所允許的最小相位，從而使主支路上不需要使用λ/4阻抗變換線，進而提高了系統(tǒng)帶 寬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的傳統(tǒng)Doherty電路結(jié)構(gòu)；
[0015] 圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種Doherty功率放大電路；
[0016] 圖3為本發(fā)明實施例二提供的一種Doherty功率放大電路。

【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明實施例提供一種Doherty功率放大電路，主功率放大器支路包括主功率放 大器、主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路，以及位于主功率放大器的輸出匹配 電路與功率合成器之間的第一補償電路；其中，主功率放大器的輸出匹配電路使用主功率 放大器支路所允許的最小相位。由于主功率放大器支路的輸出匹配電路使用主功率放大器 支路所允許的最小相位，從而使主支路上不需要使用λ/4阻抗變換線，進而提高了系統(tǒng)帶 寬。
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更佳清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā) 明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019] 如圖2所示，本發(fā)明實施例一提供一種Doherty功率放大電路，包括：主功率放大 器支路101和輔功率放大器支路102,主功率放大器支路101和輔功率放大器支路102的輸 出端連接有功率合成器103,其中：
[0020] 主功率放大器支路101包括主功率放大器105、主功率放大器105的輸入匹配電 路104和輸出匹配電路106,以及位于主功率放大器105的輸出匹配電路106與功率合成器 103之間的第一補償電路107 ;其中，主功率放大器105的輸出匹配電路106使用主功率放 大器支路所允許的最小相位；和/或
[0021] 輔功率放大器支路102包括輔功率放大器110、輔功率放大器110的輸入匹配電路 109和輸出匹配電路111、位于輔功率放大器110輸入端的第二補償電路108,以及位于輔功 率放大器110的輸出匹配電路111與功率合成器103之間的第三補償電路112 ;其中，主功 率放大器110輸出匹配電路111用于將主功率放大器呈現(xiàn)出的阻抗匹配為第一負載；輔功 率放大器110輸出匹配電路111用于將輔功率放大器110呈現(xiàn)出的阻抗匹配為第二負載， 其中，第一負載與第二負載的比值等于輔功率放大器的最大輸出功率與主放大器的最大輸 出功率的比值；第二負載不等于第一負載。
[0022] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，主功率放大器支路的輸出匹配電路的相位由功率放大器的 固有屬性和所選的負載值一起確定，本發(fā)明實施例所設計的主功率放大電路的輸出匹配電 路所采用的相位為放大器本身固有屬性和優(yōu)選的負載值所允許的最小相位。主功率放大器 支路的輸出匹配電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位，通過將主功率放大器支路 的相位減到最小的方式，避免了主功率放大器支路上使用四分之一波長阻抗變換線；消除 了四分之一波長阻抗變換線所帶來的窄帶效應，很大程度上提高了電路的帶寬。
[0023] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，將輔功率放大器的最大輸出功率與主放大器的最大輸出功 率的比值設定為第一參數(shù)。依據(jù)第一參數(shù)對輔功率放大器的功率放大器的第二負載進行匹 配，使第一負載與第二負載的比值等于輔功率放大器的最大輸出功率與主放大器的最大輸 出功率的比值；即第一參數(shù)等于第一負載與第二負載的比值；本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，由于 功率放大電路的固有屬性，所以導致第一參數(shù)不為1時，第一負載不等于第二負載時，且第 一負載與第二負載的比值等于輔功率放大器的最大輸出功率與主放大器的最大輸出功率 的比值，進而使輔功率放大器支路上不需要使用四分之一波長的阻抗變換線，從而消除了 由四分之一波長的阻抗變換線給輔功率放大器支路所帶來的窄帶效應，進一步增加了功率 放大電路的帶寬。
[0024] 較佳的，第一負載和第二負載均小于50歐姆。
[0025] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，功率放大器的負載通常比較小，假設常規(guī)功率放大器的負 載為2歐姆，則當?shù)谝回撦d為50歐姆時，即主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路 將主功率放大器的負載匹配為50歐姆時，阻抗變換比為25 ;本發(fā)明實施例中第一負載小于 50歐姆，假設第一負載為20歐姆，則此時的阻抗變換比為10。顯而易見，第一負載減小，很 大程度上降低了阻抗變換比，進一步提升帶寬性能。
[0026] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，傳統(tǒng)功率放大器的所呈現(xiàn)的阻抗達到50歐姆時，會對電路 帶寬帶來很大影響。因此本發(fā)明實施例所提供的方法是通過主功率放大器的輸入匹配電路 將主功率放大器呈現(xiàn)的阻抗匹配到小于50歐姆的范圍內(nèi)；主功率放大器的輸出匹配電路 用于將主功率放大器所呈現(xiàn)的負載匹配到第一負載；第一負載小于50歐姆，且第一負載越 小，主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路的阻抗變換比越小，進一步提高了帶寬。 另外，主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路的阻抗變換比越小，主功率放大器的 輸入匹配電路和輸出匹配電路的的插損也越小，進一步提高了功率放大器的效率。
[0027] 通過輔功率放大器的輸入匹配電路將輔功率放大器呈現(xiàn)的阻抗匹配到小于50歐 姆的范圍內(nèi)；輔功率放大器的輸出匹配電路用于將輔功率放大器所呈現(xiàn)的負載匹配到第二 負載；第二負載小于50歐姆，且第二負載越小，輔功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配 電路的阻抗變換比越小，進一步提高了帶寬。另外，輔功率放大器的輸入匹配電路和輸出 匹配電路的阻抗變換比越小，輔功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路的的插損也越 小，進一步提高了功率放大器的效率。
[0028] 較佳的，第一補償電路107的長度由主功率放大器支路的輸出匹配電路相位、第 一負載及主功率放大器的阻抗分布特性確定。
[0029] 主功率放大器支路的輸出匹配電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位；主 功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路用于將主功率放大器所呈現(xiàn)的阻抗匹配為第 一負載；第一負載小于50歐姆，且第一負載越小，主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹 配電路的阻抗變換比越小。主功率放大器支路的輸出匹配電路相位越小，以及第一負載越 小，從而可使第一補償電路的長度越短。主功率放大器的阻抗分布特性與第一補償電路有 著密切的聯(lián)系，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，補償電路的長度越短反射系數(shù)線段越短，說明阻抗隨 頻率的色散作用越弱，進一步可加大帶寬。因此，主功率放大器支路使用的相位越小，且第 一負載越小，且主功率放大器的阻抗隨頻率的色散作用越弱，則第一補償電路長度越短，進 一步可加大主功率放大器支路的帶寬。
[0030] 較佳的，功率合成器103為多級微帶線113與微帶線枝節(jié)114電路的組合。
[0031] 位于主功率放大器支路的輸出端和輔功率放大器支路的輸出端的功率合成器，采 用多級微帶線與微帶線枝節(jié)電路的組合的形式，從而避免使用四分之一波長阻抗變換線， 進一步提升了電路的帶寬。
[0032] 較佳的，主功率放大器105為GaN放大器，輔功率放大器110為GaN放大器。
[0033] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，GaN放大器功率密度高、寄生參數(shù)小、輸出阻抗高，進一步提 升了電路的帶寬。
[0034] 基于相同構(gòu)思，現(xiàn)結(jié)合圖3具體描述本發(fā)明所提供的實施例三，具體介紹本發(fā)明 實施例所提供的最優(yōu)電路各個參數(shù)選擇方案。
[0035] 現(xiàn)假設第一參數(shù)為a，第一負載為Z1，第二負載為Z2,其中，第一參數(shù)、第一負載、 第二負載的含義見以上本發(fā)明實施例的描述。
[0036] 較佳的，主功率放大器和輔功率放大器均采用GaN放大器；功率密度高、寄生參數(shù) 小、輸出阻抗高，進一步提升了電路的帶寬。
[0037] 較佳的，Z1與Z2均小于50歐姆；減小了主功率放大器支路的阻抗變換比，提升帶 寬性能。
[0038] 較佳的，主功率放大器支路的輸出匹配電路采用最小相位技術(shù)，相位減小，相應的 去除了主功率放大器支路的四分之一波長阻抗變換線，增加了主功率放大器支路的帶寬。
[0039] 由于Z1減小，且主功率放大器支路的輸出匹配電路采用最小相位技術(shù)，進而縮短 了第一補償電路的長度，從而減小了頻率色散效應，提升功率放大器效率。
[0040] 較佳的，Z2 = Zl/a ;且Z1不等于Z2 ;進而消除了輔功率放大器支路的四分之一波 長阻抗變換線，增加了輔功率放大器支路的帶寬。
[0041] 傳統(tǒng)的功率合成器采用的是四分之一波長阻抗變換線，而本發(fā)明實施例所提供的 方法中功率合成器使用多級微帶線與微帶線枝節(jié)電路的組合，進而消除四分之一波長阻抗 變換線，增加了電路的帶寬。
[0042] 本發(fā)明實施例所提供的方法中，其它組件有以下較佳性能，進一步提升電路效率， 增加電路帶寬。
[0043] 較佳的，為了實現(xiàn)最大功率傳輸，主功率放大支路上的第一補償電路的特性阻抗 也為Z1，輔功率放大支路上的第三補償電路的特性阻抗為Z2, Z2 = Zl/a。輔功率放大支 路上的第二補償電路的特性阻抗為Z3, Z3可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，可與現(xiàn)有技術(shù)保持一 致，為50歐姆，也可小于50歐姆。
[0044] 如圖3所示，（Zl@0dB)表示為了在OdB回退功率的情況下，保證主功率放大器 的最大功率傳輸，第一補償電路的特性阻抗為Z1 ;[ZlAl+a)@-201og(l+a)dB]表示在 [-201og(l+a)dB]回退功率的情況下，借助功率合成器，將系統(tǒng)負載50歐姆匹配至[Z1/ (1+a)]歐姆，適當選取第一補償電路的長度，以提高主功率放大器的效率。
[0045] 如圖3所示，（Zl/a@0dB)表示為了在OdB回退功率的情況下，保證輔功率放大器的 最大功率傳輸，第三補償電路的特性阻抗為Zl/a ;[ °0 @-2010g(l+a)]表示在-201og(l+a) dB回退功率的情況下，適當選取第三補償電路的長度，將輔功率放大器所呈現(xiàn)的阻抗匹配 到無窮大，實現(xiàn)輔功率放大器支路的開路效果，減小主功率放大器支路的功率泄露，保證高 效率。
[0046] 如圖3所示，[ZlAl+a)@0dB]表示在OdB回退功率的情況下，功率合成器將系統(tǒng) 負載50歐姆匹配到ZlAl+a)歐姆，以便于實現(xiàn)對主功率放大器和輔功率放大器進行最大 功率的合成；[ZlAl+a)@-201og(l+a)dB]表示在-201og(l+a)dB回退功率的情況下，將系 統(tǒng)負載50歐姆匹配到ZlAl+a)歐姆，以提升主功率放大器在大回退時的效率。
[0047] 第二補償電路的特性阻抗為Z3, Z3可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，可小于50歐姆，也 可與傳統(tǒng)電路設計保持一致，仍然選擇50歐姆，也用于對準主功率放大器支路和輔功率放 大器支路的相位。
[0048] 從上述內(nèi)容可以看出：本發(fā)明實施例提供一種Doherty功率放大電路，主功率放 大器支路包括主功率放大器、主功率放大器的輸入匹配電路和輸出匹配電路，以及位于主 功率放大器的輸出匹配電路與功率合成器之間的第一補償電路；其中，主功率放大器的輸 出匹配電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位。由于主功率放大器支路的輸出匹配 電路使用主功率放大器支路所允許的最小相位，從而使主支路上不需要使用λ/4阻抗變 換線，進而提高了系統(tǒng)帶寬。
[0049] 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用 完全硬件實施例實施例的形式。
[0050] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0051] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種多爾蒂Doherty功率放大電路，其特征在于，包括主功率放大器支路和輔功率 放大器支路，所述主功率放大器支路和所述輔功率放大器支路的輸出端連接有功率合成 器，其中： 所述主功率放大器支路包括主功率放大器、所述主功率放大器的輸入匹配電路和輸出 匹配電路，以及位于所述主功率放大器的輸出匹配電路與所述功率合成器之間的第一補償 電路；其中，所述主功率放大器的輸出匹配電路使用所述主功率放大器支路所允許的最小 相位；和/或 所述輔功率放大器支路包括輔功率放大器、所述輔功率放大器的輸入匹配電路和輸出 匹配電路、位于所述輔功率放大器輸入端的第二補償電路，以及位于所述輔功率放大器的 輸出匹配電路與所述功率合成器之間的第三補償電路；其中，所述主功率放大器的輸出匹 配電路用于將所述主功率放大器呈現(xiàn)出的阻抗匹配到第一負載；所述輔功率放大器的輸出 匹配電路用于將所述輔功率放大器呈現(xiàn)出的阻抗匹配到第二負載，其中，所述第一負載與 所述第二負載的比值等于所述輔功率放大器的最大輸出功率與所述主放大器的最大輸出 功率的比值；所述第二負載不等于所述第一負載。
2. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一負載和所述第二負載均小于50歐 姆。
3. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一補償電路的長度由所述主功率放 大器支路的輸出匹配電路的相位、所述第一負載及主功率放大器的阻抗分布特性確定。
4. 如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述功率合成器為多級微帶線與微帶線枝 節(jié)電路的組合。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電路，其特征在于，所述主功率放大器為GaN放大 器，所述輔功率放大器為GaN放大器。
【文檔編號】H03F3/20GK104113286SQ201410328115
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】艾寶強, 楊世民, 李昕 申請人:大唐移動通信設備有限公司