一种Doherty功率放大器的制作方法

本实用新型涉及无线通信系统，特别是涉及无线通信系统中使用的一种doherty功率放大器。

背景技术：

功率放大器是整个无线通信系统中重要的组成部分。功放的效率、输出功率直接影响整个通信系统的效率。对于传统的a、ab、c类保证了功放输出功率饱和时的效率，但是当输入信号功率较低时，传统功放效率急剧下降，难以满足通信系统特别是基站高回退效率的需求。于是，doherty功放被提出，doherty功放分为载波功放和峰值功放，载波功放偏置在b类，峰值功放偏置在c类，当输入信号功率较低时，峰值功放不工作，载波功放工作，随着输入信号功率增大，载波功放开始工作。

传统doherty功放最大的特点就是提高了doherty功放回退效率。随着通信系统的发展，基站对回退效率需求的提高，doherty功放回退效率仍需提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种doherty功率放大器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种doherty功率放大器，包括功分器、第一输入匹配网络、第二输入匹配网络、相位补偿器、第一功率放大器、第二功率放大器、第一输出匹配网络、第二输出匹配网络、第二功放输出阻抗补偿线和后匹配网络；

所述功分器第一输出端和第二输出端的功率分配比为2.5:1，功分器的输入端接收射频信号，功分器的第一输出端依次通过相位补偿器、第一输入匹配网络、第一功率放大器与第一输出匹配网络连接，功分器第二输出端依次通过第二输入匹配网络、第二功率放大器、第二输出匹配网络与第二功放输出阻抗补偿线连接，所述第一输出匹配网络和第二功放输出阻抗补偿线输出的信号汇成一路经后匹配网络对外输出。

设功分器第一输出端输出的信号为第一支路信号，第二条输出端输出的信号为第二支路信号，功分器功分比为2.5:1可以提高第一功率放大器的输入功率，当doherty功放输出功率回退时，增大了载波功放输出电压，提高了doherty功放回退效率。其中第一功率放大器和第二功率放大器均采用cgh40045f器件，该晶体管为cree公司生产的高电子迁移率氮化镓晶体管。

第一支路信号流经相位补偿器与第一输入匹配网络，进入到第一功率放大器栅极(输入端)。用一段微带线用作所述相位补偿器，该微带线特征阻抗为50ω。调节该微带线的长度保证第一信号支路和第二信号支路相移相等。所述第一输入匹配网络保证了信号源阻抗与第一功率放大器输入阻抗的匹配。第一支路信号进入到第一功率放大器栅极后从第一功率放大器漏极(输出端)输出(第一功率放大器的源极接地)，然后流经第一输出匹配网络。所述第一功率放大器偏置在b类，所述第一输出匹配网络保证第一功率放大器输出功率饱和时输出匹配网络看向负载调制点的阻抗和第一功率放大器电流源端面所需阻抗的匹配，即2rl匹配到b类电流源端面最佳阻抗ropt。同时，所述第一输出匹配网络保证第一功率放大器输出匹配网络看向负载调制点的阻抗与放大器电流源端面所需阻抗的匹配，即rl匹配到2ropt。其中，rl为负载调制点看向后匹配网络的阻抗，负载调制点就是第一功率放大器支路和第二功率放大器支路合成点；

第二支路信号流经第二输入匹配网络进入到第二功率放大器栅极(输入端)。所述第二输入匹配网络保证了信号源阻抗与第二功率放大器输入阻抗的匹配。第二支路信号进入到第二功率放大器栅极后从第二功率放大器漏极(输出端)输出(第二功率放大器的源极接地)，然后流经第二输出匹配网络。所述第二功率放大器偏置在c类，所述第二输出匹配网络保证了第二功率放大器输出功率饱和时输出匹配网络看向负载调制点的阻抗和第二功率放大器电流源端面所需阻抗的匹配，即2rl匹配到b类电流源端面最佳阻抗ropt。

流经第一输出匹配网络的第一支路信号和第二输出匹配网络的第二支路信号合成在一起进入后匹配网络最终流向负载。所述后匹配网络用于将50ω匹配到rl。

pcbo为doherty功放输出功率回退时，载波功放的基波输出功率。icbo为doherty功放输出功率回退时，管子漏极的输出电流。

根据(1)(2)得到：

由公式(3)可得：要增大doherty功放输出功率回退时的漏极效率需增大此时载波功放输出电压基波的幅度。本实用新型通过设置功分器为2.5:1来增大载波功放输出电压基波的幅度。

本实用新型的有益效果是：本实用新型功分器功分比为2.5:1，可以提高第一功率放大器的输入功率，当doherty功放输出功率回退时，增大了载波功放输出电压基波的幅度，提高了doherty功放回退效率。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图；

图2为本实用新型的具体原理图；

图3为本实用新型漏极效率与输出功率曲线的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

在本申请的实施例中，以设计一个工作于1.9-2.3ghz的doherty功率放大器为例。本实例采用厚度为20mil的罗杰斯4350b基板，基板的相对介电常数为3.36损耗角正切值tand为0.0036；

如图1所示为本实用新型结构框图。功分器功分比设为2.5:1，负载调制点阻抗rl设为5ω。第一功率放大器为creecgh40045f的管子偏置在b类，栅极偏置设为-2.8v，漏极偏置设为28v。第二功率放大器为creecgh40045f的管子偏置在c类，栅极偏置设为-5.9v，漏极偏置设为28v。

图2为本实用新型具体原理图，在本申请的实施例中；

pc为相移补偿器，由一段微带线和与微带线串联的电容构成。

imn1为第一输入匹配网络，第一输入匹配网络用于将信号源阻抗与第一功率放大器输入阻抗进行匹配；该实施例中，所述第一输出匹配网络包括第三电容、第四电容和五段微带线；在所述第一输出匹配网络中：第1段微带线的一端与第一功率放大器的输出端连接，第1段微带线的另一端依次通过第2～4段微带线与第三电容的第一端连接，第三电容的第二端与后匹配网络连接；第5段微带线的第一端连接到第1段微带线和第2段微带线的公共端，第5段微带线的第二端连接28v的电源，所述第四电容的一端与第5段微带线的第二端连接，第四电容的另一端接地。

omn1为第一输出匹配网络，第一输出匹配网络保证第一功率放大器输出功率饱和时输出匹配网络看向负载调制点的阻抗和第一功率放大器电流源端面所需阻抗的匹配，即10ω匹配到ropt。同时，所述第一输出匹配网络保证第一功率放大器输出功率回退3db时输出匹配网络看向负载调制点的阻抗与阻抗放大器电流源端面所需阻抗的匹配，即5ω匹配到2ropt。该实施例中，所述第一输出匹配网络包括第三电容、第四电容和五段微带线；在所述第一输出匹配网络中：第1段微带线的一端与第一功率放大器的输出端连接，第1段微带线的另一端依次通过第2～4段微带线与第三电容的第一端连接，第三电容的第二端与后匹配网络连接；第5段微带线的第一端连接到第1段微带线和第2段微带线的公共端，第5段微带线的第二端连接28v的电源，所述第四电容的一端与第5段微带线的第二端连接，第四电容的另一端接地。

imn2为第二输入匹配网络，第二输入匹配网络用于将信号源阻抗与第二功率放大器输入阻抗进行匹配，该实施例中，所述第二输入匹配网络包括第五电容、第六电容、第七电容、第二电感和七段微带线；在所述第二输入匹配网络中，所述第五电容的一端与功分器的第二输出端连接，第五电容的另一端依次通过第1～6段微带线与第二功率放大器的输入端连接；所述第六电容与第二电感并联后设置于第2段微带线和第3段微带线之间；第7段微带线的第一端连接到第5段微带线和第6段微带线的公共端，第7段微带线的第二端-5.9v的电源，所述第七电容的一端与第7段微带线的第二端连接，第二电容的另一端接地。

omn2为第二输出匹配网络，所述第二输出匹配网络保证第二功率放大器输出功率饱和时输出匹配网络看向负载调制点的阻抗和第二功率放大器电流源端面所需阻抗的匹配，即10ω匹配到ropt。该实施例中，所述第二输出匹配网络包括第八电容、第九电容和五段微带线；在所述第二输出匹配网络中：第1段微带线的一端与第二功率放大器的输出端连接，第1段微带线的另一端依次通过第2～4段微带线与第八电容的第一端连接，第八电容的第二端与第二功放输出阻抗补偿线连接；第5段微带线的第一端连接到第1段微带线和第2段微带线的公共端，第5段微带线的第二端连接28v的电源，所述第九电容的一端与第5段微带线的第二端连接，第九电容的另一端接地。

oc为第二功放输出阻抗补偿线，特征阻抗为2rl。q为后匹配网络，包括六段依次连接的微带线，用于将50ω匹配到rl。

上述实施例中各段微带线的长宽如图2所示，图中矩形的黑色器件即代表微带线，微带线下方/右方的数字即微带线的长宽，其中“/”左边的数字代表微带线的宽度，“/”右边的数字微带线的长度，单位均为mm。

图3为本实用新型漏极效率与输出功率曲线图，在整个频段本实用新型doherty功放输出功率6db回退效率保持在55％以上，与传统功分器等分doherty功放相比输出功率6db回退效率提升5％。

最后应当说明的是，以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。