实施方案
[0022] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0023] 如图1所示,一种宽带高效率Doherty功率放大器,包括功分器1、载波功率放大电路2、峰值功率放大电路3、后匹配网络4和输出电阻5。后匹配网络4为混合连续型高阶匹配网络。功分器1采用等分威尔金森功分器1。功分器1用于将输入信号进行等分后分别输出给载波功率放大电路2和峰值功率放大电路3,载波功率放大电路2、峰值功率放大电路3分别将输入功率放大后合路输出到后匹配网络4。后匹配网络4将输入的功率进行谐波匹配后传输给输出电阻5。
[0024] 载波功率放大电路2包括载波输入匹配网络2‑1、载波功率放大器2‑2、载波输出基波匹配网络2‑3和载波功放补偿线2‑4。载波输入匹配网络2‑1的输入接口接功分器1的第一输出端,输出端接载波功率放大器2‑2的栅极。载波功率放大器2‑2的源极接地,漏极接载波输出基波匹配网络2‑3的输入端。载波输出基波匹配网络2‑3的负载端接载波功放补偿线2‑4的第一接线端。
[0025] 峰值功率放大电路3包括峰值输入匹配网络3‑1、峰值功率放大器3‑2、峰值输出基波匹配网络3‑3和峰值功放补偿线3‑4。峰值输入匹配网络3‑1的输入端接功分器1的第二输出端,输出端接峰值功率放大器3‑2的栅极。峰值功率放大器3‑2的源极接地,漏极接峰值输出基波匹配网络3‑3的输入端。峰值输出基波匹配网络3‑3的负载端接峰值功放补偿线3‑4的第一接线端。
[0026] 如图1和2所示,后匹配网络4包括第一微带线TL1、第二微带线TL2、第三微带线TL3、第四微带线TL4、第五微带线TL5和第六微带线TL6。第三微带线TL3的一端接载波功放补偿线2‑4及峰值功放补偿线3‑4的第二接线端,另一端接第四微带线TL4的一端。第四微带线TL4的另一端接第一微带线TL1、第二微带线TL2及第五微带线TL5的一端。第一微带线TL1的另一端接地。第二微带线TL2的另一端悬空。第五微带线TL5的另一端接第六微带线TL6的一端。第六微带线TL6的另一端接输出电阻5的一端。输出电阻5的另一端即为本发明的放大输出端。
[0027] 第一微带线TL1的电长度为λ/4。使得在目标带宽的第一个四分之一点下,第一微带线TL1连接第四微带线TL4的那端呈现为短路,进而控制目标带宽中一半的二次谐波。第二微带线TL2的电长度为λ/8。使得在目标带宽的第三个四分之一点下,第二微带线TL2连接第四微带线TL4的那端呈现为短路,进而控制目标带宽中另一半的二次谐波。进而在整个目标带宽内很好的控制二次谐波。使得目标带宽得以扩展。第三微带线TL3、第四微带线TL4、第五微带线TL5及第六微带线TL6的电长度均在ADS软件中根据阻抗变量匹配原理得到,使得基波阻抗匹配到目标阻抗区域内即可。
[0028] 本申请将常规载波功率放大电路2及峰值功率放大电路3中的混合连续型高阶匹配网络删去,并在载波功率放大电路2及峰值功率放大电路3合路后的位置设置后匹配网络4。从而使得载波功率放大电路2及峰值功率放大电路3专门用来实现基波匹配,后匹配网络
4既进行25欧匹配到50欧的基波匹配,也对合路点处二次谐波、三次谐波的阻抗Znload(n=
2,3)进行谐波匹配。由于后匹配网络4直接对载波功率放大电路2与峰值功率放大电路3合路后的信号进行谐波匹配,故无须再考虑混合连续型高阶匹配网络对信号相位的影响。使得载波功率放大电路2与峰值功率放大电路3的相位延时小且可知。再通过调整载波功放补偿线2‑4和峰值功放补偿线3‑4即可使得载波功率放大电路2与峰值功率放大电路3的相位保持一致,从而提高带宽。同时,由于减少了一个混合连续型高阶匹配网络,Doherty功率放大器的复杂度也得到明显降低。
[0029] 如图3所示,连接圆点所成的折线为本发明在6dB功率回退下的回退效率折线;连接方点所成的折线为现有Doherty功率放大器在6dB功率回退下的回退效率折线。可以看出本发明在1.6Ghz~2.9Ghz的范围内均能达到50%以上的回退效率,而现有Doherty功率放大器仅在1.9Ghz~2.0Ghz及2.4Ghz~2.7Ghz的范围内能够达到50%的回退效率。可见,本发明的带宽明显大于现有Doherty功率放大器,且在本发明在带宽内的效率均明显高于现有Doherty功率放大器。
[0030] 该宽带高效率混合连续型Doherty功率放大器的设计方法具体如下:
[0031] 步骤一:调整载波功率放大器2‑2栅极的输入电压,使载波功率放大器2‑2工作在AB类工作模式。并设计载波输出基波匹配网络2‑3,使得输入信号的谐波分量和基波通过载波输出基波匹配网络2‑3的负载端。
[0032] 步骤二:调整峰值功率放大器3‑2栅极的输入电压,使峰值功率放大器3‑2工作在C类工作模式。并设计峰值输出基波匹配网络3‑3,使得输入信号的谐波分量和基波通过峰值输出基波匹配网络3‑3的负载端。
[0033] 步骤三:将功分器1的第一输出端、第二输出端与步骤一所得的载波功率放大器2‑2、峰值功率放大器3‑2的输入端分别相连。将50欧相位的载波功放补偿线2‑4、峰值功放补偿线3‑4的一端分别连接到载波输出基波匹配网络2‑3、载波输出基波匹配网络2‑3的负载端。使得载波功率放大电路2与峰值功率放大电路3在合路点的相位保持一致。
[0034] 步骤四:在ADS软件中设计后匹配网络4,使得载波功率放大电路2与峰值功率放大电路3合路点的阻抗满足混合连续型功率放大器的设计要求。