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专利号: 2018103597370
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.高效率高回退的Doherty功率放大器,包括功分器、载波功率放大电路、峰值功率放大电路、负载调制网络和输出电阻;其特征在于:所述的载波功率放大电路包括载波输入匹配网络、载波放大器和载波输出匹配网络;所述载波输入匹配网络的输入端接功分器的第一输出端,输出端接载波放大器的输入端;载波放大器的输出端接载波输出匹配网络的输入端;

所述的峰值功率放大电路包括峰值输入匹配网络、峰值放大器、峰值输出匹配网络和相位补偿线;所述相位补偿线的一端接功分器的第二输出端,另一端接峰值输入匹配网络的输入端;峰值输入匹配网络的输出端接峰值放大器的输入端;峰值放大器的输出端接峰值输出匹配网络的输入端;

所述的负载调制网络包括第一微带线、第二微带线和第三微带线;所述第一微带线的一端接载波输出匹配网络的负载端,另一端接第二微带线及第三微带线的一端;第三微带线的另一端接地;第二微带线的另一端与峰值输出匹配网络的负载端相连,并接输出电阻的一端;第一微带线的电长度θ1′、第二微带线的电长度θ2′、第三微带线的电长度θ3′依次取特征二维数组的一组元素内的三个元素;

第一微带线的特征阻抗ZC1、第二微带线的特征阻抗ZC2、第三微带线的特征阻抗ZC3同时满足以下六条表达式:

Z3=jZC3 tanθ3

jXL,m=jZC3 tanθ3

jXL,p=jZC2 tanθ2

其中,j为虚数符号;ZH的取值为50Ω;ZC的取值为150Ω; Cout,m为载波放大器的输出端寄生电容值;w=2πf;f为需要放大的信号的中心频率;

Cout,p为峰值放大器的输出端寄生电容值;Z1、Z2及Z3均为中间变量;θ1、θ2、θ3均为待求解;

联立以上六条表达式,在ZC1、ZC2、ZC3确定的情况下,θ1、θ2、θ3无解或仅有一组解;若ZC1、ZC2、ZC3均为50~150Ω中的一个整数值,且θ1、θ2、θ3有解,则解出的θ1、θ2、θ3依次为特征二维数组一组元素内的三个元素;

特征二维数组为ZC1、ZC2、ZC3分别依次取为50~150Ω中所有整数值,对应的各组θ1、θ2、θ3的集合。

2.根据权利要求1所述的高效率高回退的Doherty功率放大器,其特征在于:所述相位补偿线的电长度在ADS软件中调节得到。

3.根据权利要求1所述的高效率高回退的Doherty功率放大器,其特征在于:所述的功分器采用不等分功分器。

4.根据权利要求1所述的高效率高回退的Doherty功率放大器,其特征在于:θ1′、θ2′、θ3′取特征二维数组中和值最小的一组元素。

5.根据权利要求1所述的高效率高回退的Doherty功率放大器,其特征在于:θ1′、θ2′、θ3′取特征二维数组中对应第一微带线的特征阻抗Zc1、第二微带线的特征阻抗Zc2、第三微带线的特征阻抗Zc3之和最小的一组元素。

6.根据权利要求1所述的高效率高回退的Doherty功率放大器,其特征在于:所述的载波放大器及峰值放大器均采用氮化镓晶体管。

7.如权利要求1所述的高效率高回退的Doherty功率放大器的设计方法,其特征在于:步骤一、调整载波功率放大器栅极的输入电压,使载波功率放大器工作在AB类工作模式;并设计载波输出匹配网络,使得载波功率放大器在输入电压小于最大输入电压三分之一的情况下,输出阻抗为150欧,载波放大器在输入电压等于最大输入电压的情况下,输出阻抗为

50欧;得到载波功率放大电路;

步骤二、调整峰值功率放大器栅极的输入电压,使峰值功率放大器工作在C类工作模式,并设计峰值输出匹配网络,使得峰值功率放大器在输入电压小于最大输入电压三分之一的情况下,输出阻抗为无穷大,峰值放大器在输入电压等于最大输入电压的情况下,输出阻抗为75欧;得到峰值功率放大电路;

步骤三、令ZC1=50,ZC2=50;ZC3=50;

步骤四、联立以下六条方程,

Z3=jZC3 tanθ3

jXL,m=jZc3 tanθ3

jXL,p=jZc2 tanθ2

若θ1、θ2、θ3有解,则解出θ1、θ2、θ3并作为同一组记录下来,每次解出的θ1、θ2、θ3均分别记录,并进入步骤五;否则,直接进入步骤五;

步骤五、若ZC3<150,则将ZC3增大一,并执行一次步骤四;若ZC3=150且ZC2<150,则将50赋值给ZC3,将ZC2增大一,并执行一次步骤四;若ZC3=150,ZC2=150且ZC1<150,则将50赋值给ZC2和ZC3,将ZC1增大一,并执行一次步骤四;若ZC3、ZC2及ZC1均等于150,则进入步骤六;

步骤六、在步骤四和五中解出的各组θ1、θ2、θ3中选择最小的一组分别作为第一微带线的电长度θ1′、第二微带线的电长度θ2′、第三微带线的电长度θ3′;进而将第一微带线、第二微带线和第三微带线连接成负载调制网络;

步骤七、将功分器、步骤一所得的载波功率放大电路、步骤二所得的峰值功率放大电路和步骤六所得的负载调制网络组合起来构成Doherty功率放大器。