一種可重構(gòu)高效率高線性寬帶功率放大方法及放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率放大器，具體涉及一種可重構(gòu)高效率高線性寬帶功率放大方法及放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器，作為發(fā)射機(jī)中的末級模塊，是整個射頻系統(tǒng)中功耗最大的部件，它的主要作用是對前級輸出的信號進(jìn)行功率放大，然后將放大后的信號送給天線進(jìn)行發(fā)射。由于功率放大器會消耗很大的直流功率，因此效率是功率放大器設(shè)計時首先要考慮的重要指標(biāo)，同時輸出功率、線性度、帶寬也是功率放大器的關(guān)鍵指標(biāo)。這主要體現(xiàn)在這樣以下幾個方面:(1)功率放大器的帶寬。由于現(xiàn)在多種通信標(biāo)準(zhǔn)相互兼容，各自工作頻段又不同，出于成本與體積的考慮，要求一個功率放大器能夠應(yīng)用于多個通信系統(tǒng)如GSM、CMDA、LTE等，這就要對于整個射頻系統(tǒng)的帶寬提出了更高的要求，特別是對于處于整個射頻發(fā)射系統(tǒng)末級的功率放大器提出了更高的要求。(2)功率放大器的線性度。由于最新通信系統(tǒng)如CMDA、LTE等處于日益嚴(yán)峻的通信環(huán)境中，在整個信號的傳輸過程中為了保證誤碼率等指標(biāo)，必須提高整個系統(tǒng)的線性度，而對于射頻發(fā)射前端線性度影響最大的器件就是處于末端的功率放大器。(3)功率放大器的效率。由于功率放大器是整個射頻發(fā)射單元的最后一級，消耗最多的能量，所以就要求功率放大器的效率要盡可能的高。由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)都以調(diào)制信號為主要的傳輸手段，這就要求功率放大器不僅要在輸出最大功率的情況下保持高效率，也要求在功率回退的情況下也有很高的效率。寬帶Doherty功率放大器具有在輸出功率回退情況下依然能保持高效率的特性，適用于新一代無線通信系統(tǒng)中，為了進(jìn)一步提高更寬帶寬內(nèi)功率放大器的效率，最近出現(xiàn)了一種新的功率放大器工作模式，就是連續(xù)F類功率放大器，不同于傳統(tǒng)的F類功率放大器對于高次諧波(主要是二次諧波與三次諧波)的嚴(yán)格要求，連續(xù)F類功率放大器對高次諧波要求不夠高，該模式只要求二、三次諧波電抗和基波阻抗達(dá)到一定的關(guān)系比例，就可以在更寬的帶寬內(nèi)獲得和F類差不多的效率與輸出功率。連續(xù)F類功率放大器之所以能夠獲取如此高的原因主要在于恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整高次諧波的阻抗，調(diào)整對應(yīng)諧波的電壓和電流，從而對總的電壓電流波形進(jìn)行重塑，使得在時域上不出現(xiàn)電壓電流的重疊，在頻域上高次諧波功率消耗為零，理論上可以達(dá)到100 %的效率。在寬帶和效率雙向要求上面，連續(xù)F類的種種優(yōu)點(diǎn)使得它們成為寬帶高效率功放研究的熱點(diǎn)。目前寬帶Doherty功率放大器里的載波功率放大器和峰值功率放大器都是只考慮到寬帶基波匹配并沒有考慮到諧波控制對效率的提高，寬帶Doherty的研究重點(diǎn)是如何拓寬功率放大器的帶寬，尤其是主副功放后1/4波長傳輸線負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)。如何提高寬帶Doherty功率放大器在功率回退情況下的效率是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種可重構(gòu)高效率高線性寬帶功率放大器。
[0004]—種可重構(gòu)高效率高線性寬帶功率放大方法;具體包括如下步驟:
[0005]步驟一:調(diào)試一個標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)F類功率放大器作為載波功率放大器；
[0006]步驟二:調(diào)節(jié)載波功率放大器輸出端的相位補(bǔ)償線，使得載波功率放大器在低功率區(qū)達(dá)到一個高效率點(diǎn);所述的高效點(diǎn)為載波功率放大器飽和輸出時功率回退6dB的效率；
[0007]步驟三:加入一個連續(xù)F類功率放大器作為峰值功率放大器；
[0008]步驟四:調(diào)節(jié)峰值功率放大器輸入端的相位補(bǔ)償線，保證載波功放與峰值功放的相位一致；
[0009]步驟五:在載波和峰值功放后面添加并聯(lián)1/4短路枝節(jié)傳輸線。
[0010]所述的連續(xù)F類功放的負(fù)載阻抗為50歐。
[0011]—種可重構(gòu)高效率高線性寬帶功率放大器，包括不等分威爾金森功分器、載波功率放大器、峰值功率放大器和負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)；
[0012]不等分威爾金森功分器的一個輸出端接載波功率放大器，另一個輸出端接峰值功率放大器，載波功率放大器通過1/4波長阻抗變換器與功率合成器的一個輸入端連接，峰值功率放大器的輸出端接功率合成器的另一個輸入端，功率合成器的輸入端接負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò);不等分威爾金森功分器與載波功率放大器連接的輸出端，和不等分威爾金森功分器與接峰值功率放大器連接的輸出端的功分比1:1.5;所述的載波功率放大器和峰值功率放大器結(jié)構(gòu)相同，為連續(xù)F類功率放大器；
[0013]所述的負(fù)載調(diào)制網(wǎng)絡(luò)，在傳統(tǒng)的1/4波長傳輸線后再并聯(lián)一段1/4波長傳輸線；拓寬了傳統(tǒng)的Doherty的帶寬；
[0014]所述的不等分威爾金森功分器與載波功率放大器之間設(shè)有相位補(bǔ)償線；
[0015]所述的峰值功率放大器與功率合成器之間設(shè)有相位補(bǔ)償線。
[0016]所述的載波功率放大器與功率合成器之間設(shè)有相位補(bǔ)償線。
[0017]有益效果:為了減小主功放與輔助放之間的相位差，上下兩個功放采用相同大小的器件及相同的匹配電路，載波和峰值功放都用連續(xù)F類控制諧波，在滿足一定帶寬要求下使得效率得到最大提高。在設(shè)計中采用了非等分輸入，以保證在要求的帶寬內(nèi)回退點(diǎn)效率有顯著提高，同時線性度也得到改善。通過對輔助功放注入更多的功率使其提前開啟，一方面遏制了低功率輸入?yún)^(qū)域主功放的深度飽和，另一方面也加強(qiáng)了其在高功率區(qū)域?qū)χ鞴Ψ诺臓恳饔?，從而提升了功率放大器在整個功率段、頻率段的效率。但是功分比過大也會使主功放無法達(dá)到理想的飽和狀態(tài)，這會嚴(yán)重影響峰值輸出及效率。綜合考慮各方面因素選擇功分比1:1.5。寬帶Doherty功率放大器只需要幾段微帶線就可以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，不需要過于負(fù)載的電路結(jié)構(gòu)。由于1/4波長傳輸線相移量與頻率密切相關(guān)，故當(dāng)工作頻率偏離中心頻率時，相應(yīng)的調(diào)制