一种高效功率放大器的制作方法

本实用新型涉及无线通信基站技术领域，更具体地说，是涉及一种高效功率放大器。

背景技术：

随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信方兴未艾，第五代移动通信已经进入研究试点。当今的移动通信网络覆盖已经不能满足现今的数据通信业务需求。然而，因频谱资源有限，如何提高频频资源利用率就成了当前首要课题。 OFDM技术即正交频分复用技术因此孕育而生，这是一种基于多载波的高速传输技术，通过多载波的相互正交，以高效利用有限的频谱资源。其主要思想是将总带宽分解为众多子载波并行传输，以有效消除或减少信号波形间的干扰，提高频谱利用率。

OFDM技术虽然可以通过添循环前缀来有效地减小和消除了码间干扰，但它的信号会存在比较高的峰均比(peak-to-average ratio，简称PAR)，高峰均比的信号对基站的功率放大器的要求较高，当信号的峰均比超过功率放大器的线性动态范围时,会引入非线性失真，影响信号的传输性能。基站的功率放大器为了不失真的放大这些高峰均比的信号，减小误码率，需要功率放大器有比较大的功率容量，保证信号在峰值的时候不会被压缩，而功率回退则是减小失真的最直接方式，但是这样做效率很低，功率回退会降低放大器单元的电流效率，增加了耗电量，例如一个饱和功率为200W的放大功率管，在输出功率为60W的时候，效率仅为25％，而总消耗的直流电源功率为240W，其他180W的功率转化为热能而消耗掉，如果不能够及时将热能转移，将会导致结温迅速升高而最终烧坏。随着频率的增加，以及基础小型化的要求，对放大器模块的散热提出了更苛刻的要求，即对功率放大模块的电流效率提出了更高的要求。传统的功率放大器模块其内部的功率放大管主要工作在A类或者AB类状态下，电流效率低，散热要求高，散热器的尺寸比较大。

既如何让功率放大器即有着大的功率容量，同时在功率回退比较多的情况下有保持较高的电流效率，成为急需解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种采用非对称Doherty技术的高效功率放大器，使得其既有着400W的峰值功率，同时在功率回退8dB即输出48dbm (64W)功率的时候，电流依然可以维持在高效率，Doherty技术同其他技术相比，有着结构简单、成本低廉，对系统线性度影响相对较小，并且及其适用于高峰均比的现代无线信号效率传输的优点，因此成为现代无线通信放大器设计中最有商用前景的技术。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种高效功率放大器，包括：信号输入端、2dB耦合器、负载、载波路输入匹配电路、载波路输出匹配电路、功率放大管，第一微带补偿线、第二微带补偿线、合成电路、阻抗变换线以及信号输出端；所述功率放大管包括载波放大器和峰值放大器，所述2dB耦合器为四端口定向耦合器，包括输入端、-90°直通端、0°耦合端以及隔离端，所述隔离端与负载相连接，从信号输入端输入的一路信号从输入端进入2dB耦合器后分成两路信号；一路信号从-90°直通端输出，从左至右依次经过第一微带补偿线、载波路输入匹配电路、载波放大器以及载波路输出匹配电路；另一路信号从所述0°耦合端输出，从左至右，依次经过峰值路输入匹配电路、峰值放大器、峰值路输出匹配电路以及第二微带补偿线；两路经过功率放大器放大后的信号最终到达所述合成电路，合成一路信号再经过阻抗变换线后，从信号输出端输出被放大的信号。

进一步地，所述四端口定向耦合器为非等分功分器，对输入的信号功率进行非等量分配。

进一步地，所述负载选用50欧姆电阻。

进一步地，所述功率放大管采用AMPLEON公司新推出的第九代新型的 LDMOS功率放大管BLC9G20LS-400AV。

进一步地，所述BLC9G20LS-400AV功率放大管为双管芯结构，其两个管芯的功率容量比为1:1.5，适合做非对称Doherty结构，功率管不但功率密度大，其外围应用电路面积极小，而且为塑料空腔封装，比常规的陶瓷封装，成本可以降低25％以上,.

进一步地，所述BLC9G20LS-400AV功率放大管的峰值功率可达56dBm (即400W)。

进一步地，所述第一微带补偿线、第二微带补偿线的阻抗均为50欧姆，通过采用非对称Doherty技术，在不同输入功率状态下，控制峰值放大器的导通或者关闭，用以实现载波放大器的负载调制，达到提高回退效率的目的，使得其既有着比较高的饱和功率，同时在功率回退8dB的时候，电流依然可以维持在高效率,第二微带补偿线是保证放大器在功率回退输出的时候可以满足电流高效率。

进一步地，所述第二微带补偿线的相位时延+90°＝所述第一微带补偿线的相位时延，使得两路信号相位一致，可以无损耗合路，载波功放支路的第一微带补偿线能够使载波功放在功率回退点的负载阻抗变换到临近最佳效率点，而峰值功放支路的第二微带补偿线能够在小功率状态下，使峰值功放的输出阻抗呈现无穷大，防止在低功率状态下载波功放的功率泄漏到峰值功放支路，并且第二微带补偿线和第一微带补偿线将载波放大器和峰值路输出的信号相位对齐，对Doherty在回退功率区域的性能进行优化，使得二路信号结合处相位一致，当相位一致时输出功率最大峰值功率可达56dBm(即 400W)。

载波放大器和峰值放大器构成一个Doherty合路的主要特点是载波放大器工作在AB类，峰值放大器工作在C类。当输入小信号时只有载波放大器工作，输入大信号时载波放大器和峰值放大器同时工作。由于峰值放大器只是间断性工作，因此合路后的效率就提升起来了。同时AMPLEON公司新推出的第九代新型的LDMOS功率放大管BLC9G20LS-400AV，由于通过合理的匹配设计将该两个功放管的合路后的饱和功率点调到了最佳，使得该功率放大器既满足线性要求，又能有很高的效率。

进一步地，所述阻抗变换线长度为四分之一波长，阻抗为32欧姆，使得信号的阻抗变换到50欧姆输出。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种高效放大器选取采用了 AMPLEON公司新推出的第九代新型的LDMOS功率放大管 BLC9G20LS-400AV，为双管芯结构，其两个管芯的功率容量比为1:1.5，适合做非对称Doherty结构。功率管不但功率密度大，其外围应用电路面积极小，而且为塑料空腔封装，比常规的陶瓷封装，成本可以降低25％以上。通过采用非对称Doherty技术，使得其既有着400W的峰值功率，同时在功率回退8dB即输出48dbm(64W)功率的时候，电流依然可以维持在高效率。在输出均值功率为48dBm(即64W)的时候，整个电流附加效率可达45％以上，比传统工作在CLASS AB状态的功率放大器(电流附加效率在20％内) 提升了25％。比对称Doherty结构(电流效率35％内)提升了10％。因此，本实用新型既满足了高效率的要求，又能做到成本低廉，同时又能保证功放工作可靠、稳定，可适用于电信集采的40W光纤直放站机型，作为其内部核心放大器的末级功率放大单元。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种高效功率放大器的一较佳实施例中的放大器的电路结构的连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型提供的优选实施方式做具体说明。

请参照图1，为本实用新型的一较佳实施例，该放大器包括：信号输入端1、 2dB耦合器2、负载13、载波路输入匹配电路4、载波路输出匹配电路7、功率放大管6，第一微带补偿线3、第二微带补偿线9、合成电路10、阻抗变换线11以及信号输出端12；所述功率放大管6包括载波放大器61和峰值放大器62，所述2dB耦合器2为四端口定向耦合器，包括输入端21、-90°直通端 23、0°耦合端22以及隔离端24，所述隔离端24与负载13相连接，从信号输入端1输入的一路信号从输入端21进入2dB耦合器2后分成两路信号，一路信号从-90°直通端23输出，从左至右依次经过第一微带补偿线3、载波路输入匹配电路4、载波放大器61以及载波路输出匹配电路，另一路信号从所述0°耦合端22输出，从左至右，依次经过峰值路输入匹配电路5、峰值放大器62、峰值路输出匹配电路8以及第二微带补偿线9，两路信号经过功率放大管6放大后，最终到达所述合成电路10，合成一路信号再经过阻抗变换线11，从信号输出端12输出被放大的信号。

具体地，所述四端口定向耦合器为非等分功分器，对输入的信号功率进行非等量分配。

具体地，所述负载13选用50欧姆电阻。

具体地，所述功率放大管6采用AMPLEON公司新推出的第九代新型的 LDMOS功率放大管BLC9G20LS-400AV。

具体地，所述BLC9G20LS-400AV功率放大管为双管芯结构，其两个管芯的功率容量比为1:1.5，适合做非对称Doherty结构，功率管不但功率密度大，其外围应用电路面积极小，而且为塑料空腔封装，比常规的陶瓷封装，成本可以降低25％以上。

具体地，所述BLC9G20LS-400AV功率放大管的峰值功率可达56dBm(即 400W)。

具体地，所述第一微带补偿线3、第二微带补偿线9的阻抗均为50欧姆，第二微带补偿线9是保证功率放大管6在功率回退输出的时候可以满足电流高效率。

具体地，所述第二微带补偿线9的相位时延+90°＝所述第一微带补偿线3 的相位时延，使得两路信号相位一致，可以无损耗合路。

具体地，所述阻抗变换线11长度为四分之一波长，阻抗为32欧姆，32 欧姆的阻抗变换线11把合路电路输出的信号的阻抗由20欧姆变换到50欧姆的传输线给信号输出端12。

本实用新型既满足了高效率的要求，既有着400W的峰值功率，同时在功率回退8dB即输出48dbm(64W)功率的时候，电流依然可以维持在高效率，又能做到成本低廉，同时又能保证功放工作可靠、稳定，可适用于电信集采的40W光纤直放站机型，作为其内部核心放大器的末级功率放大单元。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。