一种电压合成式Doherty功率放大器的制作方法

一种电压合成式doherty功率放大器
技术领域
1.本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种电压合成式doherty功率放大器。


背景技术：

2.目前，射频功率放大器有特定的最佳负载阻抗，负载固定，最大输出电压和电流摆幅仅在峰值输出功率处达到，在峰值功率点的效率最大，功率回退时的效率迅速降低。doherty技术基于输出端的负载调制，输出负载的大小由载波功放和峰值功放电流比的大小决定，负载阻抗是动态调节的，根据调制后负载阻抗值的大小，可以在不同的功率点达到最大效率，是放大高峰均比信号的优选方案。因此，doherty结构是射频功率放大器设计的一种常用方法。
3.相关技术的doherty功率放大器一般采用电流合成的结构和电压合成式结构。其中，采用电流合成的结构的doherty功率放大器由载波功放和峰值功放两个放大器并联连接而成，载波功放工作在ab类，峰值功放工作在c类，负载阻抗匹配网络将负载z
l
变换到r
opt
/2(r
opt
为载波功放和峰值功放输出功率最大时的最佳输出阻抗)。输入功率较小时，doherty功率放大器工作在低功率模式，峰值功放未打开，仅载波功放工作，其输出端负载阻抗为2r
opt
。随着输入功率的增大，当载波功放输出功率接近饱和功率时，载波功放效率到达第一个峰值点，同时峰值功放打开，载波功放和峰值功放同时工作，doherty功率放大器进入高功率模式，输出功率是载波功放和峰值功放输出功率合成后所得的功率,载波功放的负载阻抗从2r
opt
逐步变换到r
opt
，峰值功放的负载阻抗从无穷大逐步变换到r
opt
。理想情况下，doherty功率放大器工作在高功率模式时，其最大输出功率比低功率模式下最大输出功率增加～6db。另外，采用电压合成式结构的doherty功率放大器由载波功放和峰值功放两个放大器并联连接而成，而负载阻抗变换网络将负载z
l
变换到z
l’＝2r
opt
。负载调制是通过峰值功放输出端的四分之一波长传输线来实现。输入功率较小时，doherty功率放大器工作在低功率模式，峰值功放关闭，输出阻抗为无穷大，经过四分之一波长传输线变换后，阻抗变换为零欧姆，载波功放输出端的负载阻抗为2r
opt
。随着输入功率的增大，峰值功放打开，载波功放和峰值功放同时工作，doherty功率放大器进入高功率模式，载波功放的负载阻抗从2r
opt
逐步变换到r
opt
，峰值功放的负载阻抗从无穷大逐步变换到r
opt
，载波功放和峰值功放的输出通过变压器实现输出电压的叠加和功率合成。相对于传统的电流合成式doherty功率放大器负载阻抗z
l
需要从50欧姆变换到r
opt
/2，电压合成式doherty功率放大器仅需要50欧姆变换到2r
opt
，降低了阻抗变换比，增加了带宽。同时，在低输出功率区域，由于电压合成式doherty功率放大器的载波功放与负载直接连接，不需要四分之一波长阻抗反转，可以实现更宽的频带范围内阻抗的良好匹配。
4.然而，相关技术的doherty功率放大器的峰值功放偏置在c类，载波功放偏置在ab类，峰值功放的功率增益比载波功放的增益低。doherty功率放大器工作在高输出功率模式时，峰值功放的负载没有被调制到足够低的水平，导致其最大输出功率小，载波功放和峰值功放的负载阻抗不能被完全调制，载波功放和峰值功放合成后的输出功率比负载完全调制
时降低了，幅度-幅度调制(am-am)特性也变差。而且，由于峰值功放的软开关特性，导致了在功率回退时，载波功放面临的负载被提早向下牵引了，效率也被拉低了。同时，由于载波功放和峰值功放都没有达到理想的输出功率状态，载波功放和峰值功放的三阶互调项不能够实现理想的对消，doherty功率放大器的线性度也恶化了。
5.因此，实有必要提供一种新的电压合成式doherty功率放大器解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对以上现有技术的不足，本发明提出一种输入功率自分配的新型电压合成式doherty功率放大器。
7.为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种电压合成式doherty功率放大器，所述电压合成式doherty功率放大器包括自适应输入功率分配器、功率放大器网络以及电压合成式功率合成网络；
8.所述自适应输入功率分配器包括第一电容、第二电容和第一电感；
9.所述功率放大器网络包括第一相位补偿网络、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二相位补偿网络、第二输入匹配网络、峰值功率放大器以及阻抗反转网络；所述第一相位补偿网络用于连接输入信号并将输入信号进行移相，所述第一输入匹配网络用于实现输入阻抗匹配，所述载波功率放大器用于将信号的功率放大，所述第二相位补偿网络用于将输入信号进行移相，所述第二输入匹配网络用于实现输入阻抗匹配，所述峰值功率放大器用于将信号的功率放大，所述阻抗反转网络用于将输入的阻抗进行反转；
10.所述电压合成式功率合成网络包括巴伦变压器单元和端口阻抗变换网络，所述端口阻抗变换网络用于实现输出的阻抗匹配；
11.所述第一电容的第一端作为所述电压合成式doherty功率放大器的输入端，且所述第一电容的第一端分别连接至所述第一电感的第一端和所述第一相位补偿网络的输入端；所述第一电容的第二端接地；
12.所述第一相位补偿网络的输出端连接至所述第一输入匹配网络的输入端，所述第一输入匹配网络的输出端连接至所述载波功率放大器的输入端，所述载波功率放大器的输出端连接至所述第二相位补偿网络的输入端，所述第二相位补偿网络的输出端连接至所述巴伦变压器单元的初级线圈的第一端；
13.所述第一电感的第二端分别连接至所述第二电容的第一端和所述第二输入匹配网络的输入端；所述第二电容的第二端接地；
14.所述第二输入匹配网络的输出端连接至所述峰值功率放大器的输入端，所述峰值功率放大器的输出端连接至所述阻抗反转网络的输入端，所述阻抗反转网络的输出端连接至所述巴伦变压器单元的初级线圈的第二端；
15.所述巴伦变压器单元的次级线圈的第一端连接至所述端口阻抗变换网络的输入端，所述巴伦变压器单元的次级线圈的第二端接地；
16.所述端口阻抗变换网络的输出端作为所述电压合成式doherty功率放大器的输出端。
17.优选的，所述载波功率放大器包括第一变压器、第三电容、第四电容、第一功率放大器、第三功率放大器以及第四功率放大器；
18.所述载波功率放大器的输出端包括两个且分别为所述载波功率放大器的第一输出端和所述载波功率放大器的第二输出端；
19.所述第一功率放大器的输入端作为所述载波功率放大器的输入端，所述第一功率放大器的输出端连接至所述第一变压器的初级线圈的第一端；
20.所述第一变压器的初级线圈的第二端接地，所述第一变压器的初级线圈的中抽头端连接至电源电压；
21.所述第一变压器的次级线圈的第一端分别连接至所述第三功率放大器的输入端和所述第四电容的第一端；
22.所述第一变压器的次级线圈的第二端分别连接至所述第四功率放大器的输入端和所述第四电容的第二端；
23.所述第一变压器的次级线圈的中抽头端连接至所述第三电容的第一端；所述第三电容的第二端接地；
24.所述第三功率放大器的输出端作为所述载波功率放大器的第一输出端；
25.所述第四功率放大器的输出端作为所述载波功率放大器的第二输出端。
26.优选的，所述第二相位补偿网络包括第七电容、第八电容、第一电抗元件和第二电抗元件，所述第一电抗元件和所述第二电抗元件均用于调节电路通频带；
27.所述第二相位补偿网络的输入端包括两个且分别为所述第二相位补偿网络的第一输入端和所述第二相位补偿网络的第二输入端；所述第二相位补偿网络的输出端包括两个且分别为所述第二相位补偿网络的第一输出端和所述第二相位补偿网络的第二输出端；
28.所述第七电容的第一端作为所述第二相位补偿网络的第一输入端，且所述第七电容的第一端连接至所述第一电抗元件的第一端；
29.所述第一电抗元件的第二端作为所述第二相位补偿网络的第一输出端，且所述第一电抗元件的第二端连接至所述第八电容的第一端；
30.所述第七电容的第二端作为所述第二相位补偿网络的第二输入端，且所述第七电容的第二端连接至所述第二电抗元件的第一端；
31.所述第二电抗元件的第二端作为所述第二相位补偿网络的第二输出端，且所述第二电抗元件的第二端连接至所述第八电容的第二端。
32.优选的，所述峰值功率放大器包括第二变压器、第五电容、第六电容、第二功率放大器、第五功率放大器以及第六功率放大器；
33.所述峰值功率放大器的输出端包括两个且分别为所述峰值功率放大器的第一输出端和所述峰值功率放大器的第二输出端；
34.所述第二功率放大器的输入端作为所述峰值功率放大器的输入端，所述第二功率放大器的输出端连接至所述第二变压器的初级线圈的第一端；
35.所述第二变压器的初级线圈的第二端接地，所述第二变压器的初级线圈的中抽头端连接至所述电源电压；
36.所述第二变压器的次级线圈的第一端分别连接至所述第五功率放大器的输入端和所述第六电容的第一端；
37.所述第二变压器的次级线圈的第二端分别连接至所述第六功率放大器的输入端和所述第六电容的第二端；
38.所述第二变压器的次级线圈的中抽头端连接至所述第五电容的第一端；所述第三电容的第二端接地；
39.所述第五功率放大器的输出端作为所述峰值功率放大器的第一输出端；
40.所述第六功率放大器的输出端作为所述峰值功率放大器的第二输出端。
41.优选的，所述阻抗反转网络包括第九电容、第十电容、第二电感、第三电感、第三电抗元件和第四电抗元件，所述第三电抗元件和所述第四电抗元件均用于调节电路通频带；
42.所述阻抗反转网络的输入端包括两个且分别为所述阻抗反转网络的第一输入端和所述阻抗反转网络的第二输入端；所述阻抗反转网络的输出端包括两个且分别为所述阻抗反转网络的第一输出端和所述阻抗反转网络的第二输出端；
43.所述第九电容的第一端作为所述阻抗反转网络的第一输入端，且所述第九电容的第一端连接至所述第三电抗元件的第一端；
44.所述第三电抗元件的第二端连接至所述第二电感的第一端；
45.所述第二电感的第二端作为所述阻抗反转网络的第一输出端，且所述第二电感的第二端连接至所述第十电容的第一端；
46.所述第九电容的第二端作为所述阻抗反转网络的第二输入端，且所述第九电容的第二端连接至所述第四电抗元件的第一端；
47.所述第四电抗元件的第二端连接至所述第三电感的第一端；
48.所述第三电感的第二端作为所述阻抗反转网络的第二输出端，且所述第三电感的第二端连接至所述第十电容的第二端。
49.优选的，所述巴伦变压器单元包括第三变压器和第四变压器；
50.所述巴伦变压器单元的初级线圈的第一端包括两个且分别为所述第三变压器的初级线圈的第一端和所述第三变压器的初级线圈的第二端；
51.所述第三变压器的初级线圈的中抽头端连接至所述电源电压；
52.所述第三变压器的次级线圈的第一端作为所述巴伦变压器单元的次级线圈的第一端；
53.所述第三变压器的次级线圈的第二端连接至所述第四变压器的次级线圈的第一端；
54.所述巴伦变压器单元的初级线圈的第二端包括两个且分别为所述第四变压器的初级线圈的第一端和所述第四变压器的初级线圈的第二端；
55.所述第四变压器的初级线圈的中抽头端连接至所述电源电压；
56.所述第四变压器的次级线圈的第二端作为所述巴伦变压器单元的次级线圈的第二端，且所述第四变压器的次级线圈的第二端接地。
57.优选的，所述端口阻抗变换网络为第十一电容，所述第十一电容的第一端作为所述端口阻抗变换网络的输入端；所述第十一电容的第一端接地。
58.优选的，所述载波功率放大器与所述峰值功率放大器的电路结构相同，所述载波功率放大器包含各个元器件与所述峰值功率放大器包含各个元器件一一对应且元器件性能和尺寸相同。
59.优选的，所述载波功率放大器的最优阻抗与所述峰值功率放大器的最优阻均为r
opt
；
60.所述的电压合成式doherty功率放大器工作于低功率工作模式时，所述巴伦变压器单元的次级线圈的负载阻抗为z
l’，且满足：z
l’＝2r
opt
，所述载波功率放大器的负载阻抗为z
carrier
，且满足：z
carrier
＝2r
opt
；
61.所述的电压合成式doherty功率放大器工作于高功率工作模式时，所述峰值功率放大器的负载阻抗为z
peaking
，且满足：z
peaking
＝r
opt
。
62.优选的，所述第一功率放大器、所述第二功率放大器、所述第三功率放大器、所述第四功率放大器、所述第五功率放大器以及所述第六功率放大器均采用晶体管实现。
63.与相关技术相比，本发明的电压合成式doherty功率放大器通过设置自适应输入功率分配器、功率放大器网络以及电压合成式功率合成网络，其中，所述自适应输入功率分配器包括第一电容、第二电容和第一电感；所述功率放大器网络包括第一相位补偿网络、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二相位补偿网络、第二输入匹配网络、峰值功率放大器以及阻抗反转网络；电压合成式doherty功率放大器工作在低功率模式时，输入功率处于低输入功率区间，峰值功率放大器关闭，大部分输入功率输入到载波功率放大器中；电压合成式doherty功率放大器工作在高功率模式时，输入功率处于高输入功率区间，载波功率放大器进入饱和放大状态，大部分输入功率输入到峰值功率放大器中，提高了峰值功率放大器的增益。该电路使得本发明的电压合成式doherty功率放大器可以动态控制输入到功率放大器网络的载波功率放大器和峰值功率放大器的功率，根据输入功率的大小控制流入到载波功率放大器和峰值功率放大器中功率大小，从而使得本发明的电压合成式doherty功率放大器的功率放大的效率高。另外，通过功率分配比可变的自适应输入功率分配器实现输入功率自分配、预失真功能，线性化了电压合成式doherty功率放大器的输出功率。
附图说明
64.下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中，
65.图1为本发明电压合成式doherty功率放大器的电路结构示意图；
66.图2为本发明电压合成式doherty功率放大器的应用电路结构示意图；
67.图3为本发明电压合成式doherty功率放大器的电路原理图；
68.图4为本发明实施例提供的电压合成式doherty功率放大器的自适应输入功率分配器的原理图。
具体实施方式
69.下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
70.在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
71.本发明实施例提供一种电压合成式doherty功率放大器100。
72.请同时参考图1-2所示，图1为本发明电压合成式doherty功率放大器100的电路结
构示意图；图2为本发明电压合成式doherty功率放大器100的应用电路结构示意图。
73.所述电压合成式doherty功率放大器100包括自适应输入功率分配器1、功率放大器网络2以及电压合成式功率合成网络3。
74.所述自适应输入功率分配器1包括第一电容c1、第二电容c2和第一电感l1。
75.所述电压合成式doherty功率放大器100通过功率分配比可变的自适应输入功率分配器1实现预失真功能，线性化了电压合成式doherty功率放大器100的输出功率。
76.所述功率放大器网络2包括第一相位补偿网络21、第一输入匹配网络22、载波功率放大器23、第二相位补偿网络24、第二输入匹配网络25、峰值功率放大器26以及阻抗反转网络27。其中，所述第一相位补偿网络21用于将输入信号进行移相。所述第一输入匹配网络22用于输入阻抗匹配。所述载波功率放大器23用于信号放大。所述第二相位补偿网络24用于将输入信号进行移相，所述第二输入匹配网络25用于输入阻抗匹配。所述峰值功率放大器26用于信号放大。所述阻抗反转网络27用于将输入的阻抗进行反转。
77.所述电压合成式功率合成网络3包括巴伦变压器单元31和端口阻抗变换网络32。
78.所述端口阻抗变换网络32用于将输出的阻抗匹配。
79.所述电压合成式doherty功率放大器100的电路连接关系为：所述第一电容c1的第一端作为所述电压合成式doherty功率放大器100的输入端rfin，且所述第一电容c1的第一端分别连接至所述第一电感l1的第一端和所述第一相位补偿网络21的输入端。所述第一电容c1的第二端接地gnd。
80.所述第一相位补偿网络21的输出端连接至所述第一输入匹配网络22的输入端，所述第一输入匹配网络22的输出端连接至所述载波功率放大器23的输入端，所述载波功率放大器23的输出端连接至所述第二相位补偿网络24的输入端，所述第二相位补偿网络24的输出端连接至所述巴伦变压器单元31的初级线圈lp1的第一端。
81.所述第一电感l1的第二端分别连接至所述第二电容c2的第一端和所述第二输入匹配网络25的输入端。所述第二电容c2的第二端接地gnd。
82.所述第二输入匹配网络25的输出端连接至所述峰值功率放大器26的输入端，所述峰值功率放大器26的输出端连接至所述阻抗反转网络27的输入端，所述阻抗反转网络27的输出端连接至所述巴伦变压器单元31的初级线圈lp1的第二端。
83.所述巴伦变压器单元31的次级线圈ls1的第一端连接至所述端口阻抗变换网络32的输入端，所述巴伦变压器单元31的次级线圈ls1的第二端接地gnd。
84.所述端口阻抗变换网络32的输出端作为所述电压合成式doherty功率放大器100的输出端rfout。
85.所述电压合成式doherty功率放大器100的输出端rfout用于连接至外部负载r
l
。
86.该电路使得本发明的电压合成式doherty功率放大器可以动态控制输入到功率放大器网络2的载波功率放大器23和峰值功率放大器26的功率，根据输入功率的大小控制流入到载波功率放大器23和峰值功率放大器26中功率大小，从而使得本发明的电压合成式doherty功率放大器100的功率放大的效率高。
87.请参考图3所示，图3为本发明电压合成式doherty功率放大器100的电路原理图。
88.所述第一相位补偿网络21、所述第一输入匹配网络22和所述第二输入匹配网络25均采用本领域常用的模块电路，具有电路形式和性能根据实际设计需求选择确定，在此，不
作详细赘述。
89.所述载波功率放大器23包括第一变压器xfm1、第三电容c3、第四电容c4、第一功率放大器pa1、第三功率放大器pa3以及第四功率放大器pa4。
90.所述载波功率放大器23的输出端包括两个且分别为所述载波功率放大器23的第一输出端和所述载波功率放大器23的第二输出端。
91.所述载波功率放大器23的内部电路连接关系为：
92.所述第一功率放大器pa1的输入端作为所述载波功率放大器23的输入端，所述第一功率放大器pa1的输出端连接至所述第一变压器xfm1的初级线圈lp2的第一端。
93.所述第一变压器xfm1的初级线圈lp2的第二端接地gnd，所述第一变压器xfm1的初级线圈lp2的中抽头端连接至电源电压vcc。
94.所述第一变压器xfm1的次级线圈ls2的第一端分别连接至所述第三功率放大器pa3的输入端和所述第四电容c4的第一端。
95.所述第一变压器xfm1的次级线圈ls2的第二端分别连接至所述第四功率放大器pa4的输入端和所述第四电容c4的第二端。
96.所述第一变压器xfm1的次级线圈ls2的中抽头端连接至所述第三电容c3的第一端。所述第三电容c3的第二端接地gnd。
97.所述第三功率放大器pa3的输出端作为所述载波功率放大器23的第一输出端。
98.所述第四功率放大器pa4的输出端作为所述载波功率放大器23的第二输出端。
99.本实施例中，所述第二相位补偿网络24包括第七电容c7、第八电容c8、第一电抗元件bw1和第二电抗元件bw2。
100.所述第一电抗元件bw1和所述第二电抗元件bw2均用于调节电路通频带，所述第一电抗元件bw1和所述第二电抗元件bw2均为电抗元件。通频带是由于放大电路中存在的电抗元件(电容和电感)而产生的。因为电抗(容抗和感抗)是频率的函数，随着频率的变化而变化。比如射极旁路电容，信号频率越低时其对信号的容抗越大，而电感则是信号频率越高时其感抗越大.当频率降到一定值时，电路中的容抗就会对该频率及以下的信号产生明显的衰减。反之，当频率升高到一定值时，电路中的感抗也会对该频率及以上的信号产生明显衰减,这一低一高的频率值之间就是通频带，在通频带内，电路中的电抗对于信号衰减较小，基本上可以忽略。
101.所述第二相位补偿网络24的内部电路连接关系为：
102.所述第二相位补偿网络24的输入端包括两个且分别为所述第二相位补偿网络24的第一输入端和所述第二相位补偿网络24的第二输入端。所述第二相位补偿网络24的输出端包括两个且分别为所述第二相位补偿网络24的第一输出端和所述第二相位补偿网络24的第二输出端。
103.所述第七电容c7的第一端作为所述第二相位补偿网络24的第一输入端，且所述第七电容c7的第一端连接至所述第一电抗元件bw1的第一端。
104.所述第一电抗元件bw1的第二端作为所述第二相位补偿网络24的第一输出端，且所述第一电抗元件bw1的第二端连接至所述第八电容c8的第一端。
105.所述第七电容c7的第二端作为所述第二相位补偿网络24的第二输入端，且所述第七电容c7的第二端连接至所述第二电抗元件bw2的第一端。
106.所述第二电抗元件bw2的第二端作为所述第二相位补偿网络24的第二输出端，且所述第二电抗元件bw2的第二端连接至所述第八电容c8的第二端。
107.本实施例中，所述峰值功率放大器26包括第二变压器xfm2、第五电容c5、第六电容c6、第二功率放大器pa2、第五功率放大器pa5以及第六功率放大器pa6。
108.本实施例中，所述第一功率放大器pa1、所述第二功率放大器pa2、所述第三功率放大器pa3、所述第四功率放大器pa4、所述第五功率放大器pa5以及所述第六功率放大器pa6均为晶体管放大电路，可以通过集成电路工艺实现，有利于集成化，适用于射频集成电路。
109.所述峰值功率放大器26的内部电路连接关系为：
110.所述峰值功率放大器26的输出端包括两个且分别为所述峰值功率放大器26的第一输出端和所述峰值功率放大器26的第二输出端。
111.所述第二功率放大器pa2的输入端作为所述峰值功率放大器26的输入端，所述第二功率放大器pa2的输出端连接至所述第二变压器xfm2的初级线圈lp3的第一端。
112.所述第二变压器xfm2的初级线圈lp3的第二端接地gnd，所述第二变压器xfm2的初级线圈lp3的中抽头端连接至所述电源电压vcc。
113.所述第二变压器xfm2的次级线圈ls3的第一端分别连接至所述第五功率放大器pa5的输入端和所述第六电容c6的第一端。
114.所述第二变压器xfm2的次级线圈ls3的第二端分别连接至所述第六功率放大器pa6的输入端和所述第六电容c6的第二端。
115.所述第二变压器xfm2的次级线圈ls3的中抽头端连接至所述第五电容c5的第一端。所述第三电容c3的第二端接地gnd。
116.所述第五功率放大器pa5的输出端作为所述峰值功率放大器26的第一输出端。
117.所述第六功率放大器pa6的输出端作为所述峰值功率放大器26的第二输出端。
118.本实施例中，所述载波功率放大器23与所述峰值功率放大器26的电路结构相同，所述载波功率放大器23包含各个元器件与所述峰值功率放大器26包含各个元器件一一对应且元器件性能和尺寸相同。该电路结构有利于集成化，适用于射频集成电路。
119.本实施例中，所述阻抗反转网络27包括第九电容c9、第十电容c10、第二电感l2、第三电感l3、第三电抗元件bw3和第四电抗元件bw4，所述第三电抗元件bw3和所述第四电抗元件bw4均用于调节电路通频带。所述第三电抗元件bw3和所述第四电抗元件bw4均电抗元件。
120.所述阻抗反转网络27的输入端包括两个且分别为所述阻抗反转网络27的第一输入端和所述阻抗反转网络27的第二输入端。所述阻抗反转网络27的输出端包括两个且分别为所述阻抗反转网络27的第一输出端和所述阻抗反转网络27的第二输出端。
121.所述阻抗反转网络27的内部电路连接关系为：
122.所述第九电容c9的第一端作为所述阻抗反转网络27的第一输入端，且所述第九电容c9的第一端连接至所述第三电抗元件bw3的第一端。
123.所述第三电抗元件bw3的第二端连接至所述第二电感l2的第一端。
124.所述第二电感l2的第二端作为所述阻抗反转网络27的第一输出端，且所述第二电感l2的第二端连接至所述第十电容c10的第一端。
125.所述第九电容c9的第二端作为所述阻抗反转网络27的第二输入端，且所述第九电容c9的第二端连接至所述第四电抗元件bw4的第一端。
126.所述第四电抗元件bw4的第二端连接至所述第三电感l3的第一端。
127.所述第三电感l3的第二端作为所述阻抗反转网络27的第二输出端，且所述第三电感l3的第二端连接至所述第十电容c10的第二端。
128.本实施例中，所述巴伦变压器单元31包括第三变压器xfm3和第四变压器xfm4。
129.所述巴伦变压器单元31的初级线圈lp1的第一端包括两个且分别为所述第三变压器xfm3的初级线圈lp4的第一端和所述第三变压器xfm3的初级线圈lp4的第二端。
130.所述巴伦变压器单元31的内部电路连接关系为：
131.所述第三变压器xfm3的初级线圈lp4的中抽头端连接至所述电源电压vcc。
132.所述第三变压器xfm3的次级线圈ls4的第一端作为所述巴伦变压器单元31的次级线圈ls1的第一端。
133.所述第三变压器xfm3的次级线圈ls4的第二端连接至所述第四变压器xfm4的次级线圈ls5的第一端。
134.所述巴伦变压器单元31的初级线圈lp1的第二端包括两个且分别为所述第四变压器xfm4的初级线圈lp5的第一端和所述第四变压器xfm4的初级线圈lp5的第二端。
135.所述第四变压器xfm4的初级线圈lp5的中抽头端连接至所述电源电压vcc。
136.所述第四变压器xfm4的次级线圈ls5的第二端作为所述巴伦变压器单元31的次级线圈ls1的第二端，且所述第四变压器xfm4的次级线圈ls5的第二端接地gnd。
137.本实施例中，所述端口阻抗变换网络32为第十一电容c11，所述第十一电容c11的第一端作为所述端口阻抗变换网络32的输入端。所述第十一电容c11的第一端接地gnd。该电路结构采用第十一电容c11进行阻抗变换，使得电路结构简单。
138.所述电压合成式doherty功率放大器100的工作原理为：
139.本实施例中，所述载波功率放大器23的最优阻抗与所述峰值功率放大器26的最优阻均为r
opt
。
140.所述的电压合成式doherty功率放大器100工作于低功率工作模式时，所述巴伦变压器单元31的次级线圈ls1的负载阻抗为z
l’，且满足：z
l’＝2r
opt
，所述载波功率放大器23的负载阻抗为z
carrier
，且满足：z
carrier
＝2r
opt
。
141.所述的电压合成式doherty功率放大器100工作于高功率工作模式时，所述峰值功率放大器26的负载阻抗为z
peaking
，且满足：z
peaking
＝r
opt
。
142.输入信号rfin经过由第一电容c1、第二电容c2和第一电感l1组成的所述自适应输入功率分配器1完成输入功率的按比例分配。载波功率放大器23和峰值功率放大器26采用相同的尺寸，最优阻抗为r
opt
。低功率工作模式时，仅载波功率放大器23放工作，峰值功率放大器26关闭，峰值功率放大器26输出阻抗为无穷大，经阻抗反转网络27变换后，g点的阻抗为接地状态。所述自适应输入功率分配器1将较多的功率经过第一相位补偿网络21和第一输入匹配网络22输入到载波功率放大器23的输入端。巴伦变压器单元31将次级线圈ls1的负载阻抗为z
l’，并使得z
l’＝2r
opt
变换为初级线圈lp1的阻抗z
c’，阻抗z
c’经过第二相位补偿网络24移相后，载波功率放大器23看到的负载阻抗z
carrier
＝2r
opt
，负载阻抗提高了一倍，提升了效率。高功率工作模式时，载波功率放大器23和峰值功率放大器26同时工作，载波功率放大器23进入饱和状态，所述自适应输入功率分配器1将较多的功率分配给了峰值功率放大器26，提高了峰值功率放大器26通路的增益，峰值功率放大器26看到的负载阻抗从无
穷大逐步降低到r
opt
，载波功率放大器23看到的负载阻抗从无穷大逐步降低到r
opt
，载波功率放大器23和峰值功率放大器26的输出功率也逐步达到最大值，通过所述电压合成式功率合成网络3的巴伦变压器单元31实现两路功率的有效合成。
143.请参考图4所示，图4为本发明实施例提供的电压合成式doherty功率放大器100的自适应输入功率分配器1的原理图。所述自适应输入功率分配器1由pi型c-l-c组成，g1和g2分别为port1载波功率放大器23和port2峰值功放峰值功率放大器26的输入导纳。串联第一电感l1的电抗为jx1，并联第一电容c1和第二电容c2的电抗为jb0。选取第一电感l1电抗值jx1(x1＝2b0/(b
02
+g
22
))，使port2端口的导纳y
2b
＝g2+jb0变换为其共轭值y
*2b
＝g
2-jb0。y
*2b
与port1端口的导纳y
1b
＝g1+jb0并联后的导纳y0＝g1+g2＝0.02s,与信号源阻抗zg(zg＝1/(g1+g2)＝50ω)匹配,实现信号的最大功率传输。port1端口电压v1和port2端口电压v2幅度相等，相位差φ0＝-2arctan(b0/g1)。两端口的电纳b0，可根据需要选择，控制电压合成式doherty功率放大器100工作在回退输出功率时两端口的功率分配比。根据功率管的特性，优化g1、g2和b0值，使得电压合成式doherty功率放大器100工作在低功率模式时，较多的功率输入到载波功率放大器23中，而在高功率模式时，较多的功率输入到峰值功率放大器26中。
144.需要指出的是，本发明采用的相关电路、电阻、电容、电感、电抗元件、变压器及功率放大器均为本领域常用的电路、元器件，对应的具体的指标和参数根据实际应用进行调整，在此，不作详细赘述。
145.与相关技术相比，本发明的电压合成式doherty功率放大器通过设置自适应输入功率分配器、功率放大器网络以及电压合成式功率合成网络，其中，所述自适应输入功率分配器包括第一电容、第二电容和第一电感；所述功率放大器网络包括第一相位补偿网络、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二相位补偿网络、第二输入匹配网络、峰值功率放大器以及阻抗反转网络；电压合成式doherty功率放大器工作在低功率模式时，输入功率处于低输入功率区间，峰值功率放大器关闭，大部分输入功率输入到载波功率放大器中；电压合成式doherty功率放大器工作在高功率模式时，输入功率处于高输入功率区间，载波功率放大器进入饱和放大状态，大部分输入功率输入到峰值功率放大器中，提高了峰值功率放大器的增益。该电路使得本发明的电压合成式doherty功率放大器可以动态控制输入到功率放大器网络的载波功率放大器和峰值功率放大器的功率，根据输入功率的大小控制流入到载波功率放大器和峰值功率放大器中功率大小，从而使得本发明的电压合成式doherty功率放大器的功率放大的效率高。另外，通过功率分配比可变的自适应输入功率分配器实现输入功率自分配、预失真功能，线性化了电压合成式doherty功率放大器的输出功率。
146.需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。