基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，包括并联连接的主功放模块与辅助功放模块，所述主功放模块与辅助功放模块的输入端作为多尔蒂功率放大器的总输入端，辅助功放模块的输入端与部输入端之间串联连接有相移模块，主功放模块的输出端与辅助模块的输出端间并联连接有相移模块，主功放模块的输出端通过相移模块补偿后与辅助功放输出端合成后成为总输出，所述辅助功放模块的输入端与相移模块之间还串联连接有铁电电容，该铁电电容连接有可调的直流偏压。本发明通过改变铁电电容的直流偏压，就能够调整辅助功放的源牵引匹配，实现对主功放输出的增益压缩失真补偿。
【专利说明】
基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放
技术领域
[0001]本发明涉及微波电路设计领域，具体涉及一种基于铁电电容结构的后失真技术的高线性度多尔蒂功率放大器。
【背景技术】
[0002]随着无线通讯的发展和不断进步，许多调制方式对峰均比要求越来越高，因此功放的线性度显得越来越重要，为了获得较高的线性度，通常采用功放回退和前馈等方法，这些方法将导致功放较低的效率和复杂的结构。在Doherty (多尔蒂)功放方案中，同时获得较高的效率和较好的线性度比较困难的。
[0003]目前，该方向国内外的研究中，在保持高效率的条件下提高Doherty线性度，通常采用预失真的方式，但是预失真技术需要大量的数字电路进行配合，微波电路和中频电路也容易产生信号的串扰，结构也比较复杂，在现在无线系统基站中的使用将受到很大的限制。在高功率条件下，Doherty功放中主功放的增益压缩失真始终无法解决，这很大程度上制约了 Doherty功放线性度的提高。
[0004]铁电电容结构具有通过调整直流偏场使材料的介电常数发生变化，从而使铁电电容的容值发生变化，可以实现功放匹配电路的可调。随着无线通讯系统对系统可调性和小型化的不断要求，采用可调铁电电容技术实现高线性度Doherty功放将具有广阔的实用价值。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，该结构具有根据需求，利用可调的铁电电容进行辅助功放的源牵引匹配，从而使得Doherty功放线性度得到改善。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，包括并联连接的主功放模块与辅助功放模块，所述主功放模块与辅助功放模块的输入端作为多尔蒂功率放大器的总输入端，辅助功放模块的输入端与部输入端之间串联连接有相移模块，主功放模块的输出端与辅助模块的输出端间并联连接有相移模块，主功放模块的输出端通过相移模块补偿后与辅助功放输出端合成后成为总输出，所述辅助功放模块的输入端与相移模块之间还串联连接有铁电电容，该铁电电容连接有可调的直流偏压。
[0007]进一步，所述铁电电容包括具有上开口和下开口的内开口环形部、开口向下的外开口环形部、第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元，所述内开口环形部与外开口环形部都具有左下开口端部和右下开口端部，所述内开口环形部的左下开口端部与外开口环形部的左下开口端部连接，所述内开口环形部的右下开口端部与外开口形部的右下开口端部连接，所述内开口环形部的上开口与下开口形成两分离的弧形部，两弧形部相对设置，两弧形部通过并列设置的第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元连接，第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元分别连接偏置电压。
[0008]进一步，所述第一叉指微带线单元包括第一叉指结构和第二叉指结构，所述第一叉指结构和第二叉指结构都包括第一叉指微带线和第二叉指微带线，所述第一叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第一条状叉指单元，且多个相互平行的第一条状叉指单元之间通过一个与第一条状叉指单元相互垂直的第一条状微带线连接;所述第二叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第二条状叉指单元，且多个相互平行的第二条状叉指单元之间通过一个与第二条状叉指单元相互垂直的第二条状微带线连接;所述第一条状叉指单元与第二条状叉指单元两两交错排列;所述第一叉指微带线的第二条状微带线的两端与第二叉指微带线的第二条状微带线的两端连接。
[0009]进一步，所述第二叉指微带线单元包括第三叉指结构和第四叉指结构，所述第三叉指结构和第四叉指结构都包括第三叉指微带线和第四叉指微带线，所述第三叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第三条状叉指单元，且多个相互平行的第三条状叉指单元之间通过一个与第三条状叉指单元相互垂直的第三条状微带线连接;所述第四叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第四条状叉指单元，且多个相互平行的第四条状叉指单元之间通过一个与第四条状叉指单元相互垂直的第四条状微带线连接;所述第三条状叉指单元与第四条状叉指单元两两交错排列;所述第三叉指微带线的第四条状微带线的两端与第四叉指微带线的第四条状微带线的两端连接。
[0010]进一步，所述主功率模块、辅助功率模块和相移模块铺设于介质基板上，所述介质基板采用Rogers 4350介质，介电常数至5，损耗角正切10—3，厚度0.254mm。
[0011]进一步，所述铁电电容采用铁电钛酸锶钡薄膜铁电材料，介电常数350，厚度0.0lmm0
[0012]由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点:
[0013]本发明在将传统的多尔蒂(Doherty)功放中辅助功放的的源牵引匹配电路中加入可调铁电电容结构，实现高线性的Doherty功放;通过改变铁电电容的直流偏压，就能够调整辅助功放的源牵引匹配，实现对主功放输出的增益压缩失真补偿;不需要外加其它复杂电路，实现功放的高线性度，体积小易于与其它微波电路集成，具有很强的实用性及应用前景。
【附图说明】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0015]图1为本发明基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功率放大器的电路图；
[0016]图2为本发明基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功率放大器的铁电电容结构图；
[0017]图3为本发明的铁电电容结构中对称叉指微带线单元结构图；
[0018]图4为图3中I处的放大图。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述;应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0020]如图1所示，一种基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，包括并联连接的主功放模块I与辅助功放模块2，所述主功放模块与辅助功放模块的输入端作为多尔蒂功率放大器的总输入端，辅助功放模块的输入端与部输入端之间串联连接有相移模块，主功放模块的输出端与辅助模块的输出端间并联连接有相移模块，其中相移模块3具有90°相移，使主功放模块I与辅助功放模块2并联的两路之间具有90°的相位差。主功放模块的输出端通过相移模块补偿后与辅助功放输出端合成后成为总输出，所述辅助功放模块的输入端与相移模块之间还串联连接有铁电电容4，该铁电电容连接有可调的直流偏压。
[0021]本发明基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功率放大器中采用铁电电容结构参与辅助功放的源牵引匹配，通过改变铁电电容的直流偏压，改变铁电材料的介电常数的方式调整铁电电容的容值，从而实现辅助功放源牵引匹配的灵活调整;在高功率条件，通过调整铁电电容的容值实现辅助功放的增益扩张，补偿主功放的增益压缩失真。
[0022]所述主功率模块、辅助功率模块和相移模块铺设于介质基板上，所述介质基板采用Rogers 4350介质，介电常数εΓ*2至5，损耗角正切10—3，厚度0.254mm。所述铁电电容采用铁电钛酸锶钡薄膜铁电材料，介电常数350，厚度0.01mm。
[0023]如图2所示，所述铁电电容包括具有上开口和下开口的内开口环形部、开口8向下的外开口环形部、两个叉指微带线单元11:即第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元，所述内开口环形部与外开口环形部都具有左下开口端部12和右下开口端部13，所述内开口环形部的左下开口端部与外开口环形部的左下开口端部连接，所述内开口环形部的右下开口端部与外开口形部的右下开口端部连接，所述内开口环形部的上开口与下开口形成两分离的弧形部6、7，两弧形部相对设置，两弧形部通过并列设置的第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元连接，第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元分别连接偏置电压。
[0024]如图3所示，所述第一叉指微带线单元包括第一叉指结构和第二叉指结构，所述第一叉指结构和第二叉指结构都包括第一叉指微带线和第二叉指微带线，所述第一叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第一条状叉指单元21，且多个相互平行的第一条状叉指单元之间通过一个与第一条状叉指单元相互垂直的第一条状微带线22连接;所述第二叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第二条状叉指单元211，且多个相互平行的第二条状叉指单元之间通过一个与第二条状叉指单元相互垂直的第二条状微带线212连接;所述第一条状叉指单元与第二条状叉指单元两两交错排列;所述第一叉指微带线的第二条状微带线的两端与第二叉指微带线的第二条状微带线的两端连接。
[0025]在本发明中所述的第二叉指微带线单元与第一叉指微带线单元的结构相同，此处不再赘述。
[0026]在本实施例中，左右二个交指微带传输线单元(第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元)等效为可变电容。5为通孔接地，条状叉指单元的长度为I，宽度为W，间隙为S。内圆环半径为R1，外圆环半径为R2,圆环宽度为d。本发明通过调整条状叉指单元的长度、宽度、间隙和叉指结构之间的间距，就可以得到所需要的相位。
[0027]当通带中心频率是2.4GHz左右，介质基板均采用BST薄膜铁电材料，介电常数350，厚度为0.01mm，直流供电电压150?240伏调整。通过仿真确定铁电电容的内部参数初值分别是，I= 0.15mm，w = 0.0 5mm，s = 0.0 3mm，Ri = I.3mm，R2 = 3.6mm，d = 0.8mm 0
[0028]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，其特征在于:包括并联连接的主功放模块与辅助功放模块，所述主功放模块与辅助功放模块的输入端作为多尔蒂功率放大器的总输入端，辅助功放模块的输入端与部输入端之间串联连接有相移模块，主功放模块的输出端与辅助模块的输出端间并联连接有相移模块，主功放模块的输出端通过相移模块补偿后与辅助功放输出端合成后成为总输出，所述辅助功放模块的输入端与相移模块之间还串联连接有铁电电容，该铁电电容连接有可调的直流偏压。2.根据权利要求1所述的基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，其特征在于:所述铁电电容包括具有上开口和下开口的内开口环形部、开口向下的外开口环形部、第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元，所述内开口环形部与外开口环形部都具有左下开口端部和右下开口端部，所述内开口环形部的左下开口端部与外开口环形部的左下开口端部连接，所述内开口环形部的右下开口端部与外开口形部的右下开口端部连接，所述内开口环形部的上开口与下开口形成两分离的弧形部，两弧形部相对设置，两弧形部通过并列设置的第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元连接，第一叉指微带线单元和第二叉指微带线单元分别连接偏置电压。3.根据权利要求2所述的基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，其特征在于:所述第一叉指微带线单元包括第一叉指结构和第二叉指结构，所述第一叉指结构和第二叉指结构都包括第一叉指微带线和第二叉指微带线，所述第一叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第一条状叉指单元，且多个相互平行的第一条状叉指单元之间通过一个与第一条状叉指单元相互垂直的第一条状微带线连接;所述第二叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第二条状叉指单元，且多个相互平行的第二条状叉指单元之间通过一个与第二条状叉指单元相互垂直的第二条状微带线连接;所述第一条状叉指单元与第二条状叉指单元两两交错排列;所述第一叉指微带线的第二条状微带线的两端与第二叉指微带线的第二条状微带线的两端连接。4.根据权利要求3所述的基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，其特征在于:所述第二叉指微带线单元包括第三叉指结构和第四叉指结构，所述第三叉指结构和第四叉指结构都包括第三叉指微带线和第四叉指微带线，所述第三叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第三条状叉指单元，且多个相互平行的第三条状叉指单元之间通过一个与第三条状叉指单元相互垂直的第三条状微带线连接;所述第四叉指微带线包括多个相互平行且均匀排列的第四条状叉指单元，且多个相互平行的第四条状叉指单元之间通过一个与第四条状叉指单元相互垂直的第四条状微带线连接;所述第三条状叉指单元与第四条状叉指单元两两交错排列;所述第三叉指微带线的第四条状微带线的两端与第四叉指微带线的第四条状微带线的两端连接。5.根据权利要求1?4任意一项所述的基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，其特征在于:所述主功率模块、辅助功率模块和相移模块铺设于介质基板上，所述介质基板采用Rogers 4350介质，介电常数3.48，厚度0.254mm。6.根据权利要求1?4任意一项所述的基于铁电电容的后失真线性化多尔蒂功放，其特征在于:所述铁电电容采用铁电钛酸锶钡薄膜铁电材料，介电常数350，厚度0.01mm。
【文档编号】H03F1/02GK105915182SQ201610225143
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】赵世巍, 张红升
【申请人】重庆邮电大学