一种F类的Doherty架构的大功率等级的放大器的制作方法

本发明涉及移动通信，具体为一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器。

背景技术：

1、随着5g时代的发展，ofdm(orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用技术)、cdma(code division multiple access，码分多址技术)等现代调制方式已经开始广泛应用。这些现代的调制技术可以提高频谱的利用率，但是也产生了高峰均比的问题。目前功率放大器普遍采用的是doherty架构。这种架构兼具较高的回退功率的效率和饱和功率的效率，并且能够满足高峰均比和线性度。为了获得更高的效率，主功放管和辅功放管在饱和功率时，均可工作在f类，从而直接提高整体doherty功放的饱和功率的效率，间接提高主功放的回退功率的效率。

2、目前f类的doherty架构的功率放大器多用于小功率等级的设计。小功率等级的功放管的输出的基波阻抗偏大，且在较大的输入功率的动态范围内，基波阻抗变化较小，谐波阻抗易于控制，基波匹配网络和谐波抑制网络易于设计。大功率等级的功放管的输出的基波阻抗偏小，且在较大的输入功率的动态范围内基波阻抗变化较大，谐波阻抗难于控制，基波匹配网络和谐波抑制网络难于设计。

3、现有公开的f类doherty架构功放的相关的技术专利，其中：

4、申请号为cn111404490a的专利公开了一种混合连续类doherty功率放大器。此发明的输出匹配网络和后匹配网络均采用阶跃阻抗变换结构。虽然可以增加输出带宽，但其对谐波阻抗的掌控力较弱。

5、申请号为cn111884600a的专利公开了一种适用于5g基站的doherty功率放大器及主功放输出匹配结构。通过此专利的原理图，其仅在主功放的输出采用类似“单t字型”结构的匹配网络，另外，通过此专利的效率曲线可知，其功率放大器虽然在回退功率37dbm和饱和功率48dbm均能达到60％以上的较高效率，但在输出功率40dbm-44dbm只有45％-46％的效率，不能满足在一个12db动态范围内均有较高的工作效率。

6、申请号为cn113346844a的专利公开了一种f类高效doherty功率放大器。此发明的输出匹配网络采用阶跃阻抗的变换结构，谐波网络采用类似“单t字型”网络。此发明的功率放大器虽然在回退效率和饱和效率均较高，但其输出的饱和功率偏小，增益偏低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，包括：功率分配器、主功放偏置及输入匹配网络、辅功放偏置及输入匹配网络、主功放管、辅功放管、主功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双t字型”结构、辅功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双t字型”结构、主功放输出基波阻抗匹配网络、辅功放输出基波阻抗匹配网络、主功放输入相位补偿线、辅功放输入相位补偿线、辅功放输出相位补偿线和阻抗变换网络；

3、所述功率分配器进行功率分配射频信号，分配好的射频信号分别进入主功放路径、辅功放路径；所述主功放路径与辅功放路径均是用来放大输入的射频信号，经过主功放路径、辅功放路径的放大的射频信号在输出阻抗合路点进行功率合成，进入至阻抗变换网络，将放大的输出射频信号输出至负载终端；

4、所述主功放路径包括依次包括主功放输入相位补偿线、主功放偏置及输入匹配网络、主功放管、主功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双t字型”结构、主功放输出基波阻抗匹配网络；所述辅功放路径包括依次包括辅功放输入相位补偿线，辅功放偏置及输入匹配网络、辅功放管、辅功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双t字型”结构、辅功放输出基波阻抗匹配网络、辅功放相位补偿线。

5、优选的，所述功率分配器通过集成的3db、90°的电桥实现。

6、优选的，所述主功放偏置及输入匹配网络、辅功放偏置及输入匹配网络，均通过微带线和电容的阻抗匹配网络实现。

7、优选的，所述主功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络、辅功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络，均通过“双t字型”的微带阻抗匹配网络实现，输出谐波阻抗匹配网络的作用是使功放输出的二次谐波短路，三次谐波开路，从而工作在f类。

8、优选的，所述主功放管和辅功放管的功率分配比是1.0:1.585。

9、优选的，所述主功放输出基波阻抗匹配网络、辅功放输出基波阻抗匹配网络是通过微带阻抗匹配网络分别匹配至回退功率和饱和功率的阻抗。

10、优选的，所述主功放输入相位补偿线和辅功放的输入相位补偿线是通过调整其微带线的电长度，使主、辅功放路径的相位一致。

11、优选的，所述辅功放的输出相位补偿线是通过调整微带线的电长度，使辅功放在回退功率时的输出阻抗趋于无穷大。

12、优选的，所述阻抗变换网络是通过四分之一波长的微带线，将主功放路径和辅功放路径的输出结合点的阻抗转换为50欧姆的终端阻抗。

13、优选的，所述主功放的功率放大管在饱和输入功率时工作在连续f类模式，在输入功率回退8.2db时工作在近似f类模式；

14、所述的辅功放的功率放大管在饱和输入功率时工作在连续f类模式，在输入功率回退8.2db时不工作。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、首先，主功放和辅功放的输出的谐波网络均采用“双t字型”的设计，使主功放和辅功放在饱和功率时工作在连续f类，直接提高整体f类doherty架构的功率放大器的效率；同时，进一步集中优化主功放和辅功放的“双t字型”的设计，使主功放在回退功率时工作在近似f类，辅功放在回退功率时不开启，间接提高了f类doherty架构的功率放大器的效率。

17、其次，本发明的f类doherty架构的功率放大器的输出功率在8.2db的动态范围内漏极效率为63％-82％，没有低效率区域。

18、再次，本发明的f类doherty架构的功率放大器的输出饱和功率和输出回退功率分别是58.2dbm和50dbm，功率等级较高，适合5g宏基站的功率放大器的设计。

19、最后，本发明的f类doherty架构的功率放大器在b28(758mhz-803mhz)的增益均大于22db，增益较高。

技术特征：

1.一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：其架构包括：功率分配器、主功放偏置及输入匹配网络、辅功放偏置及输入匹配网络、主功放管、辅功放管、主功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双t字型”结构、辅功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双t字型”结构、主功放输出基波阻抗匹配网络、辅功放输出基波阻抗匹配网络、主功放输入相位补偿线、辅功放输入相位补偿线、辅功放输出相位补偿线和阻抗变换网络；

2.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述功率分配器通过集成的3db、90°的电桥实现。

3.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述主功放偏置及输入匹配网络、辅功放偏置及输入匹配网络，均通过微带线和电容的阻抗匹配网络实现。

4.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述主功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络、辅功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络，均通过“双t字型”的微带阻抗匹配网络实现，输出谐波阻抗匹配网络的作用是使功放输出的二次谐波短路，三次谐波开路，从而工作在f类。

5.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述主功放管和辅功放管的功率分配比是1.0:1.585。

6.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述主功放输出基波阻抗匹配网络、辅功放输出基波阻抗匹配网络是通过微带阻抗匹配网络分别匹配至回退功率和饱和功率的阻抗。

7.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述主功放输入相位补偿线和辅功放的输入相位补偿线是通过调整其微带线的电长度，使主、辅功放路径的相位一致。

8.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述辅功放的输出相位补偿线是通过调整微带线的电长度，使辅功放在回退功率时的输出阻抗趋于无穷大。

9.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述阻抗变换网络是通过四分之一波长的微带线，将主功放路径和辅功放路径的输出结合点的阻抗转换为50欧姆的终端阻抗。

10.根据权利要求1所述的一种f类的doherty架构的大功率等级的放大器，其特征在于：所述主功放的功率放大管在饱和输入功率时工作在连续f类模式，在输入功率回退8.2db时工作在近似f类模式；

技术总结
本发明公开了一种适用于的F类的Doherty架构的大功率等级的放大器，其包括：功率分配器、主功放偏置及输入匹配网络、辅功放偏置及输入匹配网络、主功放管、辅功放管、主功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双T字型”结构、辅功放偏置及输出谐波阻抗匹配网络“双T字型”结构、主功放输出基波阻抗匹配网络、辅功放输出基波阻抗匹配网络、主功放输入相位补偿线、辅功放输入相位补偿线、辅功放输出相位补偿线和阻抗变换网络。该发明的F类的整体Doherty功放在回退功率和饱和功率之间，较大的输出动态范围内，均有较高的工作效率和较低的谐波失真，而且本发明的F类Doherty架构的功率放大器的输出的功率等级较高，适用于5G宏基站的功放设计。

技术研发人员：黄亮,鲍培德,刘宗江,辛丽莉,吕华阳
受保护的技术使用者：新拓尼克（北京）科技研发中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17