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专利号: 202010546534X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器,其特征在于:包括功率分配器,将输入信号等分输出两路,第一路连接有载波功率放大器,第二路连接有微带线L1和峰值功率放大器,所述第一路与第二路再通过输出合路网络进行合路,并连接微带线TL20和终端负载;

所述输出合路网络包括连接在第一路的载波功率放大器谐波抑制网络、隔直电容C1、载波功率放大器PI型匹配网络,还包括连接在第二路的峰值功率放大器谐波抑制网络、隔直电容C2以及峰值功率放大器T型匹配网络;

所述载波功率放大器谐波抑制网络为双T型网络,包括串联的微带线TL2,开路短截线TL4,微带线TL6,开路短截线TL8和微带线TL10;所述载波功率放大器晶体管的漏级偏置电路集成到开路短截线TL4上;

所述载波功率放大器PI型匹配网络包括串联的微带线TL12,开路短截线TL14,微带线TL16,开路短截线TL18和微带线TL19;

所述峰值功率放大器谐波抑制网络为双T型网络,包括串联的微带线TL3,开路短截线TL5,微带线TL7,开路短截线TL9和微带线TL11,所述峰值功率放大器晶体管的漏级偏置电路集成到开路短截线TL5上;

所述峰值功率放大器T型匹配网络包括串联的微带线TL13,开路短截线TL15和微带线TL17。

2.根据权利要求1所述的基于T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器,其特征在于:所述载波功率放大器包括输入匹配偏置电路和载波功率放大器晶体管,所述峰值功率放大器包括输入匹配偏置网络和峰值功率放大器晶体管。

3.根据权利要求2所述的基于T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器,其特征在于:所述载波功率放大器晶体管偏置在AB类,载波功率放大器处于F类工作模式;峰值功率放大器晶体管偏置在C类,当输入功率回退6dB时,峰值功率放大器导通,当输入功率到达最大时,峰值功率放大器饱和时处于F类工作状态。

4.根据权利要求1所述的基于T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器,其特征在于:所述微带线L1为时延补偿线,用于补偿峰值放大器支路的时延,使第一路和第二路在合路点保持同相合路。

5.根据权利要求1所述的基于T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器,其特征在于:所述微带线TL20为阻抗变换微带线,用于将等效负载阻抗R0变换到负载阻抗RL。

6.根据权利要求1所述的基于T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器,其特征在于:所述功率分配器为威尔金森功分器。

7.一种适用于权利要求1‑6任一所述T‑PI型合路网络的高效率Doherty功率放大器的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:根据晶体管的输出特性和设计指标确定功率晶体管的回退点负载阻抗Zbac和饱和点负载阻抗Zopt;功率晶体管在回退点和饱和点均达到饱和,但功率晶体管在回退点时的输出功率需为功放设计输出饱和输出功率回退6dB,功率晶体管在饱和点时的输出功率需为Doherty功放饱和输出功率回退3dB;

步骤二:设计载波功率放大器的谐波抑制网络,其电特性满足如下要求:在二次谐波频点,网络的输入阻抗为0,功率晶体管输出端的反射系数Γ=‑1;在三次谐波频点,网络的输入阻抗为+∞,功率晶体管输出端的反射系数Γ=‑1;基于微波网络理论计算出各个微带线的电长度和等效特征阻抗,谐波抑制网络在基波处的反射系数,需尽可能接近0,即谐波抑制网络的输入阻抗需接近Zopt;

步骤三:采用步骤二的流程和要求,完成峰值功率放大器谐波抑制网络设计;

步骤四:输出合路网络中PI型匹配网络设计;忽略载波功率放大器谐波抑制网络的影响,PI型网络需实现同时将回退点阻抗Zbac匹配到R0,将饱和点阻抗Zsat匹配到2R0;PI型匹配网络的ABCD矩阵满足如下方程:当考虑载波功率放大器谐波抑制网络的影响时,公式中给出的是载波功率放大器输出网络的ABCD矩阵,而PI型匹配网络的ABCD矩阵满足:基于微带线的ABCD矩阵,计算出PI型匹配网络中各个微带线的电长度和特征阻抗;

步骤五:输出合路网络中T型匹配网络设计;忽略峰值功率放大器谐波抑制网络的影响,T型网络需要满足以下2点,将饱和点阻抗Zsat匹配到2R0,将当时输入为高阻抗时,匹配仍然为高阻阻抗,因此T型匹配网络的ABCD矩阵满足如下方程:A》C,B》D

当考虑峰值功率放大器谐波抑制网络的影响时,公式中给出的是峰值功率放大器输出网络的ABCD矩阵,而T型匹配网络的ABCD矩阵满足:步骤六:延迟补偿线设计,根据两个通道的S参数仿真结果,精确获得载波功率放大器通道和峰值功率放大器通道的延迟差,并根据该延迟差的值确定峰值功率放大器前的延迟补偿线的电参数。