Doherty功率放大装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201710556607.1 | 申请日 | 2017-07-10 | 公开(公告)号 | CN107276542A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 京信通信系统(中国)有限公司; 京信通信系统(广州)有限公司; 京信通信技术(广州)有限公司; 天津京信通信系统有限公司; | 发明人 | 谢路平; 樊奇彦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种Doherty功率放大装置，包括宽带分路器、载波放大支路、峰值放大支路以及传输线 变压器 ，宽带分路器分别与载波放大支路和峰值放大支路连接，载波放大支路与传输线变压器连接形成 节点 ，峰值放大支路连接于节点从而与传输线变压器连接，上述Doherty功率放大装置，包括宽带分路器、载波放大支路、峰值放大支路以及传输线变压器，宽带分路器分别与载波放大支路和峰值放大支路连接，载波放大支路与传输线变压器连接形成节点，峰值放大支路连接于节点从而与传输线变压器连接，节点即 信号 合路点，外部 输入信号 经宽带分路器进行分配后，分为两个支路，一路经载波放大支路到达信号合路点，另一路经峰值放大支路到达信号合路点，采用传输线变压器获得信号合路点的低阻抗，极大地拓展了阻抗变化网络的工作带宽。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种Doherty功率放大装置，其特征在于，包括宽带分路器、载波放大支路、峰值放大支路以及传输线变压器； |
||||||
| 说明书全文 | Doherty功率放大装置技术领域[0001] 本发明涉及射频通信技术领域，特别是涉及一种Doherty功率放大装置。 背景技术[0003] 为了满足移动数据业务日益增长的要求，现代通信技术均不约而同的采用了复杂的信号调制方式来提高频谱利用率，如第三代移动通信系统采用的64相QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)，数字电视中使用的COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，编码正交频分复用)。复杂调制后的信号一般具有较高的PAR(Peak to Average Ration，峰均比)，为了满足线性要求，功率放大器一般工作在回退状态，传统的甲乙类(Class AB)功率放大器工作在回退状态时，效率一般都很低。 [0004] 现代无线通信存在多种系统，如第三代移动通信的WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)系统、第四代移动通信的LTE(Long Time Evolution，长期演进)系统，为了实现资源共享，要求功率放大器具备较宽的工作带宽，以便一种设备可支持多种系统，而传统功率放大器带宽受限。 发明内容[0005] 基于此，有必要针对传统功率放大器工作带宽受限的问题，提供一种增大工作带宽的Doherty功率放大装置。 [0006] 一种Doherty功率放大装置，包括宽带分路器、载波放大支路、峰值放大支路以及传输线变压器，宽带分路器分别与载波放大支路和峰值放大支路连接，载波放大支路与传输线变压器连接形成节点，峰值放大支路连接于节点从而与传输线变压器连接。 [0007] 上述Doherty功率放大装置，包括宽带分路器、载波放大支路、峰值放大支路以及传输线变压器，宽带分路器分别与载波放大支路和峰值放大支路连接，载波放大支路与传输线变压器连接形成节点，峰值放大支路连接于节点从而与传输线变压器连接，外部输入信号经宽带分路器进行分配后，分为两个支路，一路经载波放大支路到达节点即信号合路点，另一路经峰值放大支路到达信号合路点，采用传输线变压器获得信号合路点的低阻抗，极大地拓展了阻抗变化网络的工作带宽。 [0008] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置中的载波放大支路包括依次连接的载波宽带输入匹配电路、载波功率放大器件、载波宽带输出匹配电路以及阻抗调制相移电路，宽带输入匹配电路与宽带分路器连接，阻抗调制相移电路与传输线变压器连接。 [0009] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置还包括载波相移电路，宽带分路器通过载波相移电路与载波宽带输入匹配电路连接。 [0010] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置中的载波宽带输出匹配电路为载波低阻抗输出匹配电路。 [0011] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置中的峰值放大支路包括依次连接的峰值宽带输入匹配电路、峰值功率放大器件、峰值宽带输出匹配电路以及输出相移电路，峰值宽带输入匹配电路与宽带分路器连接，输出相移电路与传输线变压器连接。 [0012] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置还包括峰值相移电路，宽带分路器通过峰值相移电路与峰值宽带输入匹配电路连接。 [0013] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置中的峰值宽带输出匹配电路为峰值低阻抗输出匹配电路。 [0014] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置中的传输线变压器为同轴电缆传输线变压器。 [0015] 在其中一个实施例中，Doherty功率放大装置中的同轴电缆传输线变压器为变压比1：4的同轴电缆传输线变压器。 [0017] 图1为一个实施例中Doherty功率放大装置的结构示意图； [0018] 图2为一个实施例中Doherty功率放大装置中35.3Ω四分之一波长阻抗变换线实现阻抗变化时的带宽图； [0019] 图3为一个实施例中Doherty功率放大装置的结构示意图； [0020] 图4为一个实施例中Doherty功率放大装置中同轴电缆传输线变压器电路图； [0021] 图5为一个实施例中同轴电缆传输线变压器实现阻抗变化的带宽图； [0022] 图6为一个实施例中Doherty功率放大装置的结构示意图。 具体实施方式[0023] 一般的，如图1所示，一种Doherty功率放大装置包括功率分配器、工作在甲乙类的载波放大器、工作在丙类的峰值放大器、补偿线以及35.3Ω四分之一波长阻抗变换线，Doherty技术是一种用于改善功率放大器在回退功率处效率的技术，四分之一波长阻抗变换线工作带宽的近似表达式为： 其中， 表示四分之一波长阻抗变换线的相对带宽，τm表示最大能接受的反射系数，Z0和ZL表示两个端口的阻抗值，可以通过减小Z0和ZL的比值来增大 图2为Doherty功率放大装置中35.3Ω四分之一波长阻抗变换线实现阻抗变化时的带宽图，由于四分之一波长阻抗变换线仅能对某一个频率点呈现严格的四分之一波长，限制了该Doherty功率放大装置的工作带宽。四分之一波长阻抗变换线是基于传输线理论产生的一种应用，可以看作是一段有限长的传输线关于具有终端电压和电流以及终端负载阻抗进行变换作用，在微波技术领域应用广泛。凡是能够引导电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同组成的导波系统，传输线不仅可以把电磁波的能量从一处传输到另一处，而且还可以作为基本组成部分来构成各种途径的微波元器件，其中，波长指的是在某一频率下电磁波在传输线中传输时对应的波长。 [0024] 在一个实施例中，如图3所示，一种Doherty功率放大装置，包括宽带分路器100、载波放大支路200、峰值放大支路300以及传输线变压器400，宽带分路器100分别与载波放大支路200和峰值放大支路300连接，载波放大支路200与传输线变压器400连接形成节点，峰值放大支路300连接于节点从而与传输线变压器400连接。 [0025] 外部输入信号通过宽带分路器100分为两路，一路通过载波放大支路200到达节点即信号合路点，另一路通过峰值放大支路300到达信号合路点，信号合路点再将载波放大支路200和峰值放大支路300的合路输出传输给传输线变压器400。 [0026] 具体的，载波放大支路200包括依次连接的载波宽带输入匹配电路、载波功率放大器件、载波宽带输出匹配电路以及阻抗调制相移电路，宽带输入匹配电路与宽带分路器连接，阻抗调制相移电路与传输线变压器连接，在低输入电平时，阻抗调制相移电路产生阻抗调制作用，使载波放大支路获得高效率。进一步地，载波放大支路200还包括载波相移电路，宽带分路器通过载波相移电路与载波宽带输入匹配电路连接，载波相移电路是用来调节载波放大支路的相位，使信号在通过载波放大支路到达合路点时，与另一路通过峰值放大支路的信号在合路点同相。 [0027] 具体的，峰值放大支路300包括依次连接的峰值宽带输入匹配电路、峰值功率放大器件、峰值宽带输出匹配电路以及输出相移电路，峰值宽带输入匹配电路与宽带分路器连接，输出相移电路与传输线变压器连接，输出相移电路是当低输入信号电平时，在合路点往前，峰值宽带输出匹配电路的阻抗为高阻抗，一般为300欧姆以上。进一步地，峰值放大支路300还包括峰值相移电路，宽带分路器通过峰值相移电路与峰值宽带输入匹配电路连接，峰值相移电路是用来调节峰值放大支路的相位，使信号在通过峰值放大支路到达合路点时，与前一路通过载波放大支路的信号在合路点同相。 [0028] 传输线变压器400是基于传输线工作原理和变压器工作原理的产物，信号能量根据激励信号频率的不同以传输线或变压器方式传输，传输线变压器具有良好的宽频带传输特性。具体的，Doherty功率放大装置中的传输线变压器为同轴电缆传输线变压器，一种1:4同轴电缆传输线变压器电路如图4所示。同轴电缆传输线变压器具有功率容量大、频带宽和屏蔽性好的特性，同轴电缆传输线变压器的三个重要参数：阻抗变换比、特征阻抗和电长度，当同轴线的介质和长度一定时，电长度是频率的函数。比如，理想的1:4变换器的输入阻抗、输出阻抗都匹配，每根同轴线的输入阻抗、输出阻抗等于其特征阻抗，同轴电缆传输线变压器的阻抗变换比等于输入阻抗与输出阻抗之比，同轴电缆传输线变压器的输入阻抗等于同轴电缆传输线的输入阻抗并联，输出阻抗等于同轴电缆传输线的输出阻抗串联；而由于特征阻抗是实数，源阻抗和负载阻抗一般都是复数，所以不能简单的用变换比来计算，阻抗匹配就是输入阻抗等于源阻抗的共轭，实现功率的最大传输，不是任意两个复阻抗都可以完全匹配，必须满足特征阻抗为正实数，可以并联或串联电抗元件，使两个不可能完全匹配的复阻抗完全匹配。 [0029] 上述Doherty功率放大装置，包括宽带分路器100、载波放大支路200、峰值放大支路300以及传输线变压器400，宽带分路器100分别与载波放大支路200和峰值放大支路300连接，载波放大支路200与传输线变压器400连接形成节点，峰值放大支路300连接于节点从而与传输线变压器400连接，节点即信号合路点，外部输入信号经宽带分路器进行分配后，分为两个支路，一路经载波放大支路到达信号合路点，另一路经峰值放大支路到达信号合路点，采用传输线变压器获得信号合路点的低阻抗，极大地拓展了阻抗变化网络的工作带宽。 [0030] 在一个实施例中，Doherty功率放大装置中的载波宽带输出匹配电路为载波低阻抗输出匹配电路，载波放大支路通过匹配到低负载阻抗值来实现单管的宽带匹配。在另一个实施例中，Doherty功率放大装置中的峰值宽带输出匹配电路为峰值低阻抗输出匹配电路，峰值放大支路通过匹配到低负载阻抗值来实现单管的宽带匹配。载波放大支路和峰值放大支路均匹配到低负载阻抗值，单管匹配电路带宽显著增加。 [0031] 在一个实施例中，Doherty功率放大装置中的同轴电缆传输线变压器的同轴电缆传输线的长度小于或等于在预设上限频率条件下电磁波在同轴电缆中传输时对应的波长的1/8，这样不仅可以确保实现阻抗变换，还可以拓展带宽。图5为该同轴电缆传输线变压器实现阻抗变化时的带宽图，从图中可以看出，阻抗变化网络的工作带宽得到了拓展。 [0032] 在一个实施例中，如图6所示，Doherty功率放大装置包括宽带分路器、载波放大支路、峰值放大支路以及同轴电缆传输线变压器，宽带分路器分别与载波放大支路和峰值放大支路连接，载波放大支路和峰值放大支路的输出信号合路后传输至同轴电缆传输线变压器，输入信号通过宽带分路器分为两路，一路通过载波放大支路到达信号合路点，另一路通过峰值放大支路到达信号合路点，在信号合路点处连接同轴电缆传输线变压器，采用同轴电缆传输线变压器获得信号合路点的低阻抗，极大地拓展了阻抗变化网络的工作带宽。载波放大支路依次包括载波相移电路、载波输入匹配电路、载波功率放大器件、载波输出匹配电路以及阻抗调制相移电路，其中，载波相移电路用来调节载波放大支路的相位，使信号在通过载波放大支路到达信号合路点时，与另一路通过峰值放大支路的信号在信号合路点同相；在输入信号低电平时，阻抗调制相移电路产生阻抗调制作用，使载波放大支路获得高效率。峰值放大支路依次包括峰值相移电路、峰值输入匹配电路、峰值功率放大器件、峰值输出匹配电路以及输出相移电路，其中，峰值相移电路用来调节峰值放大支路的相位，使信号在通过峰值放大支路到达合路点时，与前一路通过载波放大支路的信号在信号合路点同相；输出相移电路的作用是在输入信号低电平时，从合路点往峰值输出匹配电路看过去的阻抗为高阻抗，一般为300Ω以上。信号合路点处连接同轴电缆传输线变压器，与四分之一波长阻抗变换线相比，同轴电缆组成的传输线变压器具有显著的带宽优势，可以选取1:4变压比的同轴电缆传输线变压器，以便于载波放大支路和峰值放大支路中匹配电路的设计。同轴电缆的电长度ζ的选取原则：ζ≤λ/8，其中，λ为在预设上限频率条件下电磁波在同轴电缆线中传输时对应的波长。 [0033] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈