一种基于宽带输入匹配的改进型多赫尔蒂功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，特别是适用于宽带调制信号系统的多尔蒂功率放 大器。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的飞速发展，3G、4G甚至是5G通讯技术已经逐渐应用到日常通 信中。为了追求更高的数据传输速率和更大容量的业务要求，高频谱利用率的信号调制技 术在通信系统中被广泛采用。这样的信号调制技术在收发系统中带来了宽带高峰均比的信 号，为了避免信号在传输过程中被压缩和丢失，必须让功放回退到低功率状态工作。作为 整个无线通信系统中功耗最大的部件，功率放大器在通信基站系统中的能源耗费比例达到 50%，因此低功率下的低效率状态将导致整个无线通信系统效率大大降低。除此之外，高达 100MHz调制信号在4G通信系统中的应用也对功放的工作带宽提出了更高的要求，瞬时带 宽100MHz工作状态下的效率、线性度以及功放在这个带宽内的特性都使得高效率宽带功 率放大器的研宄成为当今功率放大器领域的热点课题。
[0003] 多赫尔蒂（对应英文为：Doherty)是由美国bell实验室射频工程师W.H.Doherty 在1936年首次提出的一种针对非恒定包络调制信号的高效率线性功率放大器。也是目前 通信基站中使用最广泛的一种功率放大器技术。传统多赫尔蒂功率放大器包括载波放大 器、峰值放大器，其基本原理为：载波放大器工作在AB类（ClassAB)，峰值放大器工作在C 类（ClassC)，输入信号经过功分器等分成两路信号分别进入载波放大器和峰值放大器，载 波放大器先于峰值放大器导通，并在输出A/4传输线阻抗变换作用下，提前达到饱和，实 现高效率；随着输入信号进一步增大，峰值放大器开始工作，其作用相当于一个有源负载对 载波放大器进行调制，尽可能的使得载波和峰值放大器都工作在各自的饱和区中，使得整 个功率放大器在高电平输入信号范围内也保持较高的效率。
[0004] 但是经发明人在研宄中发现，如图1所示，传统的多赫尔蒂功率放大器在载波放 大器和峰值放大器中使用相同的匹配电路，虽然这能够降低放大器的设计成本和设计难 度，但是，因为峰值放大器的C类偏置低于载波放大器的AB类偏置，峰值放大器在频带内的 增益特性低于AB类的增益特性并且开启特性在带内也产生偏移，导致峰值放大器的输出 电流在带内不均匀，于是对载波放大器的负载调制就会不一致。这样多赫尔蒂功率放大器 的效率曲线随着频率变化呈现不一致的变化趋势。常见的降低峰值放大器不一致特性的方 法是对峰值放大器的输入电路进行额外调整，增加了额外的成本和时间。因此，如何在保证 多赫尔蒂功率放大器在功率回退区间内效率的同时，通过简单易行的方法提高功率放大器 带内一致性，对于提高宽带调制信号通信系统，具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0005] 要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种基于宽带输入匹配的 改进型多赫尔蒂功率放大器，用于解决功率放大器带内不一致以及由此带来的效率低、线 性度差的技术问题。
[0006] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一种基于宽带输入匹配的改进型多赫尔蒂功率放大器，包括接有50Q匹配负载 的混合耦合器、第一相位补偿器、载波放大器、宽带输入匹配网络、峰值放大器、第二相位补 偿器、第三相位补偿器、第一A/4阻抗变换线以及含有第二X/4阻抗变换线的合路器；其 中，X是多赫尔蒂功率放大器工作频率中心频率对应的波长，第一X/4阻抗变换线的特性 阻抗为50欧姆，第二X/4阻抗变换线的特性阻抗为35欧姆；
[0008] 所述合路器具有第一信号输入端和第二信号输入端，第一信号输入端和第二信号 输入端均与合路器中的第二A/4阻抗变换线的输入端连接，第二X/4阻抗变换线的输出 端为多赫尔蒂功率放大器的输出端；
[0009] 所述混合親合器具有第一信号输出端和第二信号输出端，混合親合器接收到输入 信号后分配为两路信号分别从上述两个信号输出端输出；其中第一信号输出端与载波放大 器的信号输入端连接，载波放大器的信号输出端串联有第一相位补偿器和第一A/4阻抗 变换线，最后连接到合路器的第一信号输入端上；第二信号输出端与第一相位补偿器的信 号输入端连接，第一相位补偿器的信号输出端与宽带输入匹配网络的信号输入端连接，宽 带输入匹配网络的信号输出端与峰值放大器的信号输入端连接，峰值放大器的信号输出端 与第三相位补偿器的信号输入端连接，第三相位补偿器的信号输出端与合路器的第二信号 输入端连接。
[0010] 进一步的，在本发明中，所述宽带输入匹配网络包括宽带匹配电路和稳定性电路， 宽带匹配电路的输入端作为整个宽带输入匹配网络的输入端，宽带匹配电路的输出端连接 到稳定性电路的输入端，稳定性电路的输出端作为整个宽带输入匹配网络的输出端。
[0011] 进一步的，在本发明中，第一相位补偿器、第二相位补偿器和第三相位补偿器具有 相同的结构；在上述每个相位补偿器中，包括输出线、输入线和去耦电容，并且输出线和输 入线相互平行，去耦电容搭接在输出线和输入线之间。通过改变去耦电容的连接位置，得到 不同的相位长度，对两路信号的相位进行补偿。
[0012] 进一步的，在本发明中，所述宽带输入匹配电路由相互串联的不同特性阻抗的微 带传输线组成，并且第一个微带传输线的输入端与第一相位补偿器的输出端相连，最后一 个微带传输线的输出端与稳定性电路的输入端相连。本发明中使用的峰值放大器输入匹 配不同于载波放大器输入匹配，而使用更宽的宽带输入匹配并且基于简易实频技术进行匹 配。
[0013] 进一步的，在本发明中，所述稳定性电路包括相互串联的微带传输线和电容电阻 电路，所述电容电阻电路为电容和电阻的并联结构，电容电阻电路作为稳定性电路的输入 端，电容电阻电路的输出端连接到微带传输线输入端，微带传输线的输出端与峰值放大器 输入端连接。上述电容电阻由具有离散值的表贴元器件来搭建，容易设计、制作和更换使 用。稳定性电路本身虽然属于常规设计，但是本发明中为了有效降低峰值功放在工作带宽 内的不一致开启特性，而将稳定性电路和宽带简易实频技术相结合的匹配设计是属于非常 规设计。
[0014] 一种基于宽带输入匹配的改进型多赫尔蒂功率放大器的设计方法，包括以下步 骤：
[0015] 步骤一、设计载波放大器，使得载波放大器的功率和效率要求符合AB类；这里只 要使用一般设计方法即可完成设计，这属于本领域内一般技术人员都知晓的技术知识；
[0016] 步骤二、除宽带输入匹配网络外，按照电路结构将其余各元器件搭接好，其中峰值 放大器的输入端和第一相位补偿器的输出端之间直接相连；
[0017] 步骤三、将稳定性电路连接到峰值放大器的输入端和第一相位补偿器的输出端之 间，调节稳定性电路中的微带传输线宽度、长度以及电容电阻电路中的电容电阻元件值，使 得峰值放大器在整个工作带内保持稳定；
[0018] 步骤四、对步骤三中的电路结构进行仿真得到该电路结构的输入阻抗，将仿真得 到的输