一种带通滤波Doherty放大器的制造方法_2

文档序号:10119805阅读:来源:国知局
任意中心频率输出,任意耦合因子,和带宽谐波抑制;2、能够提高放大器效率,线性度;3、使系统小型化,易于集成;4、结构简单,成本低。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型实施例侧面结构示意图。
[0031]图2为本实用新型实施例结构框图。
[0032]图3为本实用新型实施例第一层上层正交耦合器微带整体结构示意图。
[0033]图4为本实用新型实施例第一层上层AB类功率放大器和C类功率放大器结构
[0034]示意图。
[0035]图5为本实用新型实施例输出端口间耦合因数为3dB时仿真和测量的幅度响应结果对比图。
[0036]图6为本实用新型实施例输出端口间耦合因数为3dB时仿真和测量的相位响应结果对比图。
[0037]图7为本实用新型实施例所提出的宽带谐波抑制Doherty功率放大器与传统Doherty功率放大器的S参数对比图。
[0038]图8为本实用新型实施例所提出的宽带谐波抑制Doherty功率放大器与传统Doherty功率放大器的效率对比图。
[0039]图9为本实用新型实施例所提出的宽带谐波抑制Doherty功率放大器与传统Doherty功率放大器的临近信道衰弱比对比图。
【具体实施方式】
[0040]附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;
[0041]对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
[0042]结合图1至图4所示,一种具备高效率和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器,其特征是,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101,第二层为基板102,第三层为金属地层103 ;其中第一层微带电路单元101上加载有分立元件和金属化过孔。
[0043]—种具备高效率和宽带谐波抑制的带通滤波Doherty放大器200中的微带电路单元101由正交耦合器201、AB类功率放大器202、C类功率放大器203、负载调制电路204、相位补偿单元205、功率合成器206和信号屏蔽单元207组成。其中正交耦合器201的三端口与四端口分别与AB类功率放大器202和C类功率放大器203的输入端连接,负载调制电路204接在相位补偿单元205的输出端,相位补偿单元205接在AB类功率放大器202相连和C类功率放大器203的输出端,功率合成器206将AB类功率放大器202和C类功率放大器203连接在一起,信号屏蔽单元207铺在微带电路的四周。
[0044]正交耦合器201是雪花型片状的微带正交耦合器,包括四个互相衔接、夹角为90度的扇形微带片状单元4132、4334、四条阻抗匹配线81、82、83、84、四条狭槽11、了2、丁3、T4 ;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Al、A2、A3、A4分为两组,第一组的两个扇形微带片状单元Al、A3的水平轴和竖直轴均对称且结构一致,半径均为S,第二组的两个扇形微带片状单元A2、A4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;所述四条阻抗匹配线B1、B2、B3、B4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之间,每条阻抗匹配线的左右都有相等的空隙;所述狭槽T1、T2、T3、T4分别由四个扇形的边沿向内延伸,狭槽的中线与扇形的中线重合。
[0045]如图中,四条阻抗匹配线B1、B2、B3、B4的形状和大小均一致,均为宽%,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长度为Zf7的间隙。
[0046]所述狭槽Tl、T2、T3、T4分为两组,第一组狭槽为Tl、T3位于扇形片状单元Al、A3上,其宽度均为尤,长度均为Zs2;第二组狭槽为Τ2、T4位于扇形片状单元A2、A4上,其宽度均为尤,长度均为LsY。
[0047]所述AB类功率放大器202与C类功率放大器203均由输入、输出微带端口线Dl、D2,输入、输出隔直电容¢1、65,输入、输出匹配电路302、303,功放芯片Ml,栅极偏置电路303和漏极偏置电路304构成。
[0048]在本实施例中,输入、输出端口线Dl、D2长度均为5mm,阻抗均为50欧姆。
[0049]所述输入匹配电路301由高品质因数电容Cl和微带线混合构成,其中电容Cl接在输入匹配电路301的下方。
[0050]所述输出匹配电路302由高品质因数电容63、《和微带线混合构成,其中电容63、?接在输出,匹配电路302的下方。
[0051]所述栅极偏置电路303由四分之一波长的微带线、焊盘、栅极保护电阻见、恐、奶、滤波去耦电容沈、α、?δ构成,从焊盘端给栅极提供电压KL,其中电阻见将输入匹配电路301与四分之一波长的微带线相连,电阻恐将四分之一波长的微带线与焊盘相连,电阻奶、滤波去耦电容沈、67、?δ并联接在焊盘上。
[0052]所述漏极偏置电路304由四分之一波长的微带线、焊盘、滤波去耦电容沈、Cl、C&构成,从焊盘端给漏极提供电压沒,其中四分之一波长的微带线与焊盘相连,滤波去耦电容CB, Cl, CS接在并联接在焊盘上。
[0053]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202与C类功率放大器203的区别在于功放芯片Ml的栅极偏置电压KL。
[0054]所述相位调节单元204由一段50欧姆的微带线构成。
[0055]所述负载调制电路205由一段四分之一波长阻抗为50欧姆的微带线构成。
[0056]所述功率合成器206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。
[0057]所述信号屏蔽单元207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102上,基板102为介质材料基板102,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。
[0058]所述金属地层103为铺满良导体的金属地层103。
[0059]所述具有任意耦合因数的正交耦合器的设计可仅通过改变相邻扇形微带片状单元的半径比值实现不同的耦合因数,通过改变微带阻抗匹配线两旁间隙的宽度和深度实现谐波抑制功能,调节狭槽的深度和宽带,实现设计所需要的频率。
[0060]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
[0061]—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(本例为1.8GHz),介质基板的相对介电常数,借助全波电磁仿真软件设计一所需耦合因子的,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1.8GHz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类功率放大器以及后面的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。
[0062]正交親合器的参数为:A=5臟,Κ=1.5 mm, θ= 90°,^=90°以上参数固定不变,其余参数0?、R1' Ws, Lsi, Lc、¥c)在不同电路中数字不同。
[0063]AB 类与 C 类功率放大器的参数如下:a=100pF,65=100pF, 6B=30pF,67=10nF,C8=10uF,⑶=30PF,^lO=1nF, a I=1uF,剋=10 Ω,炤=IK Ω,汜=1K Ω,P2=28V 以上参数固定不变,其余参数(Cl, Ci, CA, η)在实际测试中会有变化。
[0064]参照图5 (本实用新型实施例输出端口间
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