一种带通滤波Doherty放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信中使用的放大器，特别是像LTE、WIMAX这种具有高传输速率、高峰均比的无线通信中使用的高效率高线性和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的飞速发展，功率放大器也得到了飞速的发展。其广泛应用于各种无线通信设备中，在雷达，个人通信，导航，卫星通讯等系统中发挥着重要的作用。为了达到节能和减少环境污染的需求，绿色通信已经成为工业发展的关键。功率放大器是通信系统中的主要耗能原件，其中基站中40%_60%的能量由功率放大器消耗，提高功率放大器的效率能够有效的节能和减少环境污染。功率放大器的线性度直接决定了通信系统信号传输的好坏，小型化也是通信系统中的一个关键问题。所以提高效率和线性度以及小型化系统成为设计功率放大器的关键。一般的功率放大器工作在A类或AB类，来实现对效率和线性度的折中。为了满足通信系统的线性要求，往往要求放大器进行功率回退来达到所要求的线性度指标，但是功率回退会造成效率的急剧恶化。从而产生大量的热量，使得系统能耗大，热处理复杂，散热面积大，性能不稳定，影响到整个系统的体积。这与绿色低碳的理念和基站小型化趋势相违背。
[0003]在现代的移动通信中，随着3G、4G的发展，信号调制方式变得日趋复杂，为了提供高的传输速率和宽带业务，往往会采用复杂的编码调制技术，这样所传输的信号一般具有较高的峰均比。为了满足这样的需求需要功率放大器具有高度效率和线性度。
[0004]为了改善功率放大器线性的和效率，目前已经出现了多种线性化技术和效率提升技术。其中线性化技术有功率回退技术、前馈技术、反馈技术和数字预失真技术(DPD)等；效率提升技术有包络消除和恢复技术(EER)、包络跟踪技术(ET)、非线性元件实现线性放大技术(LINC)以及Doherty技术等。其中，Doherty功率放大器相对其他技术而言，具有机构简单，成本低廉，容易实现，并且线性影响较小的优点，由于一个Doherty功率放大器由一个主放大器和一个辅助放大器构成的拓扑机构，其主放大器工作在AB类，辅助放大器工作C类。恰当的控制辅助放大器能够使主放大器在功率回退区内一直工作在峰值效率状态。这样的拓扑结构极其适用于高峰均比的现代无线信号高效率传输，因此已经成为现代无线通信放大器设计中最有商用前景的技术。
[0005]之前对Doherty性能的改善主要集中在效率，线性度或小型化。从来没有提出一种方法能够同时改善效率，线性度以及小型化系统来提高通信系统的性能。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服传统等功分Doherty功率放大器由于牵引不足而造成效率低，并且填补Doherty功率放大器同时提高效率，线性度，和小型化系统方面的空白，而提供一种具备高效率和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器。
[0007]本实用新型的目的通过以下技术措施解决:
[0008]—种具备高效率和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器，包括从上至下依次排布的三层结构:第一层为微带电路单元，第二层为基板，第三层为金属地层；
[0009]所述微带电路单元由正交耦合器、AB类功率放大器、C类功率放大器、负载调制电路、相位补偿单元、功率合成器、信号屏蔽单元组成；其中正交耦合器的三端口与四端口分另IJ与AB类功率放大器和C类功率放大器的输入端连接，负载调制电路与相位补偿单元的输出端，相位补偿单元与AB类功率放大器和C类功率放大器的输出端连接，功率合成器将AB类功率放大器和C类功率放大器连接在一起，信号屏蔽单元铺在微带电路的四周并通过金属过孔与金属地层相连。
[0010]优选的，所述正交耦合器为雪花型片状微带正交耦合器，包括四个互相衔接、夹角为90度的扇形微带片状单元、四条阻抗匹配线和四条狭槽；按位置对称关系将所述四个互相衔接、夹角为90度的扇形微带片状单元分为两组，第一组的两个扇形微带片状单元的水平轴和竖直轴均对称且结构一致，半径均为$，第二组的两个扇形微带片状单元的水平轴和竖直轴均对称且结构一致，半径均为尽，且两组扇形微带片状单元相互衔接；每个扇形微带片状单元的左右都有相等的空隙，所述四条阻抗匹配线的中心线分别与位置相邻的两个扇形微带片状单元的交接线重合，且每一阻抗匹配线对应地嵌入交接线重合的两个扇形微带片状单元；所述狭槽分别由四个扇形微带片状单元的扇形边沿向内延伸，狭槽的中线与扇形的中线重合。
[0011]优选的，所述四条阻抗匹配线的形状和大小均一致，均为宽I长度为A+4，每条阻抗匹配线的左右两边均有一条宽度为I的间隙。
[0012]优选的，所述狭槽分为两组，第一组狭槽分别位于第一组的两个扇形片状单元上，其宽度均为I长度均为Zi2;第二组狭槽分别位于第二组的两个扇形片状单元上，其宽度均为I，长度均为Ls^
[0013]优选的，所述AB类功率放大器与C类功率放大器均由输入、输出微带端口线D1、D2，输入、输出隔直电容Λ、65，输入、输出匹配电路，功放芯片Μ1，栅极偏置电路和漏极偏置电路构成；其中输入微带端口线Dl接在输入隔直电容Cl的一端，输入匹配电路连接在输入隔直电容Cl的另一端，栅极偏置电路与输入匹配电路连接，功放芯片Ml将输入匹配电路与输出匹配电路相连，漏极偏置电路与输出匹配电路连接，输出隔直电容C5将输出匹配电路与微带端口线D2相连。
[0014]所述输入、输出端口线长度均为5mm，阻抗均为50欧姆；
[0015]所述输入匹配电路由电容Cl和微带线混合构成；
[0016]所述输出匹配电路由电容C1、a和微带线混合构成；
[0017]所述栅极偏置电路由四分之一波长的微带线、焊盘、三个栅极保护电阻、滤波去耦电容构成，从焊盘端给栅极提供电压VJ.’
[0018]所述漏极偏置电路由四分之一波长的微带线、焊盘、滤波去耦电容构成，从焊盘端给漏极提供电压沒；
[0019]所述功放芯片Ml型号为MOSFET MW6S004NT1，其中Doherty放大器的漏极偏置电压以为28V，漏极偏置电流为50mA，AB类功率放大器与C类功率放大器的区别在于功放芯片Ml的栅极偏置电压KL ;
[0020]所述相位调节单元由一段50欧姆的微带线构成；
[0021]所述负载调制电路由一段四分之一波长阻抗为50欧姆的微带线构成；
[0022]所述功率合成器由主放大器支路末端和辅助放大器支路末端用微带线直接相连，在连接处接一段四分之一波长阻抗为35.3欧姆的微带线。
[0023]优选的，所述信号屏蔽单元由良导体在边缘加载金属化过孔构成，金属化过孔采用微带工艺固定在基板上，基板为介质材料基板，其中Doherty功率放大器采用的介质材料厚度为0.8mm的FR4材料，其介电常数为4.4，单独的正交耦合器采用的介质材料厚度为0.8mm的Rogers R04003C材料，其介电常数为3.3。
[0024]优选的，所述金属地层为铺满良导体的金属地层。
[0025]—种具备高效率和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器的仿真设计方法:首先，根据所需要的中心频率，介质基板的相对介电常数，借助全波电磁仿真软件设计所需的耦合因子，具有谐波抑制功能的正交耦合器；然后用电路仿真软件中的史密斯圆图在中心频率下根据功放芯片Ml的输入输出电阻进行阻抗匹配；再设计一个AB类功率放大器和一个C类功率放大器以及负载调制电路和功率合成器；然后把全波电磁仿真软件仿真得到的s4p文件导入电路仿真仿真软件中进行联合仿真。
[0026]在本案中，所述带通滤波Doherty放大器工作在1.8GHz能够抑制到三次谐波，效率最高能达到41.8%。最大的临近信道衰弱比只有-40.7dBc0
[0027]与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是:
[0028](I)本实用新型首次提出了一种具备高效率和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器，实现了对放大器效率和线性度的提高，并具有宽带谐波抑制功能和小型化放大器。非常适合具有高传输速率，高峰均比的现代无线通信系统中。
[0029](2)本实用新型的特点还包括:1、通过调节正交耦合器可实现