CN203340023U - 适用于低频段的宽带高效Doherty功放 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于低频段的宽带高效Doherty功放，主要包括前级驱动功放和末级功放，前级驱动功放由集总参数拓扑结构Ⅰ、驱动功放、分路电桥和负载组成，末级功放由集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ、载波功放、峰值功放和微带线合路器组成，前级驱动功放工作在AB类偏置，末级功放的载波功放工作在AB类偏置，并且采用对称Doherty结构，峰值功放工作在C类偏置。本实用新型有益的效果是：本实用新型结构能有效提高射频功率放大器的效率，同时在前级驱动功放和末级功放的输入端增加集总参数拓扑结构，可以大大增加功放的带宽；改善功放的输入驻波，降低级间匹配的难度，提高生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动通信领域，尤其是一种适用于低频段的宽带高效Doherty功放。
背景技术
目前，移动通信产品日趋宽带化、小型化，应用于4G的TD-RRU产品不仅要求效率高，而且越来越宽带化，各大功放管厂家陆续推出他们的宽带功放管子，比如GaN材料集成的功放管具备宽带化，但这个成本很高，不是最佳选择。当今主流的LDMOS功放管在一定的匹配方式下也能展宽它的带宽，同时采用Doherty结构的放大器技术是目前提高效率最有效的技术。
发明内容
本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种能有效提高射频功率放大器效率的适用于低频段的宽带高效Doherty功放。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种适用于低频段的宽带高效Doherty功放，主要包括前级驱动功放和末级功放，前级驱动功放由集总参数拓扑结构Ⅰ、驱动功放、分路电桥和负载组成，末级功放由集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ、载波功放、峰值功放和微带线合路器组成，前级驱动功放工作在AB类偏置，末级功放的载波功放工作在AB类偏置，并且采用对称Doherty结构，峰值功放工作在C类偏置。
所述集总参数拓扑结构Ⅰ、集总参数拓扑结构Ⅱ和集总参数拓扑结构Ⅲ，均由电容、电感组成的串联结构，集总参数拓扑结构Ⅰ与前级驱动功放的输入端相连，集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ分别与末级的载波功放和峰值功放的输入端相连，集总参数拓扑结构Ⅱ与集总参数拓扑结构Ⅲ串联的电容电感具有相同的特性。
所述分路电桥与前级驱动功放的输出端相连。
所述驱动功放和载波功放通过LDMOS放大管实现，并且偏置在AB类放大状态。
所述负载由50欧姆电阻实现，与分路电桥的隔离端相连。
所述峰值功放通过LDMOS放大管实现，并且偏置在C类放大状态。
所述载波功放输入端和分路电桥的-90度输出端相连，峰值功放输入端和分路电桥的0度相移输出端相连。
本实用新型有益的效果是：本实用新型结构能有效提高射频功率放大器的效率，同时在前级驱动功放和末级功放的输入端增加集总参数拓扑结构，可以大大增加功放的带宽；改善功放的输入驻波，降低级间匹配的难度，提高生产效率。
附图说明
附图1是本实用新型带宽高效doherty原理框图；
附图2是本实用新型前级驱动功放原理框图；
附图3是本实用新型末级功放原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图所示，这种适用于低频段的宽带高效Doherty功放，主要包括前级驱动功放和末级功放，前级驱动功放由集总参数拓扑结构Ⅰ、驱动功放、分路电桥和负载组成，末级功放由集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ、载波功放、峰值功放和微带线合路器组成，前级驱动功放工作在AB类偏置，这样可以提高驱动功放的线性和效率性能，末级功放的载波功放工作在AB类偏置，并且采用对称Doherty结构，峰值功放工作在C类偏置，大大提高末级功放在8dB回退时效率。驱动功放和末级功放都处于高效率工作状态，实现对高峰均值比信号的高效率放大。同时在前级驱动功放和末级功放的输入端增加集总参数拓扑结构，可以大大增加功放的带宽、改善功放的输入驻波。集总参数拓扑结构Ⅰ、集总参数拓扑结构Ⅱ和集总参数拓扑结构Ⅲ，均由电容、电感组成的串联结构，集总参数拓扑结构Ⅰ与前级驱动功放的输入端相连，集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ分别与末级的载波功放和峰值功放的输入端相连，集总参数拓扑结构Ⅱ与集总参数拓扑结构Ⅲ串联的电容电感具有相同的特性，保证载波功放和峰值功放输入端幅度和相位一致。分路电桥与前级驱动功放的输出端相连，将驱动功放的一路射频信号分成两路幅度相同，相位相差90度的射频信号。负载由50欧姆电阻实现，与分路电桥的隔离端相连，用于吸收功率。
前级驱动功放原理框图如附图2所示。集总参数拓扑结构Ⅰ由电容、电感组成的串联结构，根据LC串联谐振原理，从输入端看进去的阻抗为 
可以看出，当f=fs时，阻抗为纯阻抗；当f>fs时，呈感性；当f<fs时，呈容性。根据smith圆图阻抗匹配原理，由上式知低频点呈容性，且串联电容在smith圆图阻抗图上逆时针方向转动，而高频点呈感性，且串联电感在smith圆图阻抗图上顺时针方向转动，这样高频点和低频点向相反的方向转动，就可以将一定带宽内的低频点和高频点都尽量扭曲在smith圆图靠近50欧姆的地方，达到展宽带宽的目的。由于集总参数电容电感工作在低频段（GHz以下）产生的寄生电容、寄生电感影响很小，所以可以用串联电容和电感来扩展带宽，在展宽带宽的同时极大地改善了功放的输入驻波，也有利于多级功放的级联。另外通过改变电感和电容的值，找到最佳谐振点，改善其输入驻波，降低级间匹配的难度，提高生产效率，用串联电感电容方法比传统的微带线相比，节约PCB面积，可以使设备小型化。
驱动功放和载波功放通过LDMOS放大管实现，并且偏置在AB类放大状态，能有效提高驱动功放的线性和效率。驱动功放的LDMOS偏置在AB类，兼顾线性和效率等射频特性，通过改变集总参数拓扑结构Ⅰ的电感电容值，来找到合适的谐振点，展宽驱动功放带宽，同时改善驱动功放输入驻波，降低级间匹配的难度，使其达到最佳性能。峰值功放通过LDMOS放大管实现，并且偏置在C类放大状态，这样可以保证功放在回退8dB时具有非常高的效率。微带线合路器，实现末级功放两路射频信号的功率合成，还有阻抗变换的功能。在峰值功放关闭时，把载波功放的输出阻抗变换到100欧姆；在峰值功放完全打开时，把载波功放的输出阻抗变换到50欧姆。
末级功放（如附图3所示），采用对称Doherty结构，这种对称结构在DPD情况下的线性比非对称结构要好。载波功放输入端和分路电桥的-90度输出端相连，峰值功放输入端和分路电桥的0度相移输出端相连，通过改变集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ的电感电容值，来找到合适的谐振点，展宽末级功放带宽，同时改善末级功放输入驻波，降低级间匹配的难度，使其达到最佳性能。载波功放和峰值功放，都是通过LDMOS放大管实现。载波功放工作在AB类放大状态，峰值功放工作在C类放大状态。载波功放和峰值功放输出端各有一段偏移量，是用来调整载波功放和峰值功放的相位。微带线合路器，由两段四分之一波长的微带线组成，一段是50欧姆阻抗，另一段是35欧姆阻抗，实现末级功放两个支路射频信号的功率合成，还有阻抗变换的功能。在峰值功放关闭时，两段四分之一波长的微带线把载波功放的输出阻抗变换到100欧姆；在峰值功放完全打开时，把载波功放的输出阻抗变换到50欧姆。集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ的原理与集总参数拓扑结构Ⅰ原理一样，高频点和低频点向相反的方向转动，就可以将一定带宽内的低频点和高频点都尽量扭曲在smith圆图靠近50欧姆的地方，达到展宽带宽的目的，但是集总参数拓扑结构Ⅱ和集总参数拓扑结构Ⅲ必须具有相同的特性，保证载波功放和峰值功放的幅度相同，相位差90度。同时通过改变集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ的电感电容值，来找到合适的谐振点，改善末级功放输入驻波，降低级间匹配的难度，使提高生产效率。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于低频段的宽带高效Doherty功放，主要包括前级驱动功放和末级功放，其特征是：前级驱动功放由集总参数拓扑结构Ⅰ、驱动功放、分路电桥和负载组成，末级功放由集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ、载波功放、峰值功放和微带线合路器组成，前级驱动功放工作在AB类偏置，末级功放的载波功放工作在AB类偏置，并且采用对称Doherty结构，峰值功放工作在C类偏置。
2.根据权利要求1所述的适用于低频段的宽带高效Doherty功放，其特征是：所述集总参数拓扑结构Ⅰ、集总参数拓扑结构Ⅱ和集总参数拓扑结构Ⅲ，均由电容、电感组成的串联结构，集总参数拓扑结构Ⅰ与前级驱动功放的输入端相连，集总参数拓扑结构Ⅱ、集总参数拓扑结构Ⅲ分别与末级的载波功放和峰值功放的输入端相连，集总参数拓扑结构Ⅱ与集总参数拓扑结构Ⅲ串联的电容电感具有相同的特性。
3.根据权利要求1所述的适用于低频段的宽带高效Doherty功放，其特征是：所述分路电桥与前级驱动功放的输出端相连。
4.根据权利要求1所述的适用于低频段的宽带高效Doherty功放，其特征是：所述驱动功放和载波功放通过LDMOS放大管实现，并且偏置在AB类放大状态。
5.根据权利要求1所述的适用于低频段的宽带高效Doherty功放，其特征是：所述负载由50欧姆电阻实现，与分路电桥的隔离端相连。
6.根据权利要求1所述的适用于低频段的宽带高效Doherty功放，其特征是：所述峰值功放通过LDMOS放大管实现，并且偏置在C类放大状态。
7.根据权利要求1、3或6所述的适用于低频段的宽带高效Doherty功放，其特征是：所述载波功放输入端和分路电桥的-90度输出端相连，峰值功放输入端和分路电桥的0度相移输出端相连。
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