專利名稱：Doherty功率放大器的制作方法
技術領域：
本發明實施例涉及通信技術領域，尤其涉及一種Doherty功率放大器。
背景技術：
現代通信技術為了提高有限頻率帶寬的利用率，采用高峰均比(peak average ratio ；簡稱PAR)復調制信號，PAR復調制信號帶有幅度信息，需采用線性功率放大器，且 線性功率放大器要滿足峰值功率不壓縮的要求，需要回退(Back off)使用。常規AB類 (Class AB)功率放大器回退后效率降低，很難滿足系統功耗、體積、散熱的要求。與普通AB 類功率放大器相比，多赫蒂(Doherty)功率放大器特點是在回退功率下可以保持高效率， 適合高效率放大攜帶幅度信息的信號，是目前主流高效率功率放大器技術。新形態的基站 一般要求功率放大器能夠在寬帶工作，覆蓋兩個以上通信頻段，且系統體積和成本低，但是 Doherty技術是窄帶功率放大器技術，應用在高效率、寬帶的功率放大器設計是一個挑戰。圖Ia為現有典型的Doherty功率放大器的結構示意圖，如圖Ia所示，該典型的 Doherty功率放大器可以包括分路器、功率放大電路、功率放大電路后的阻抗變換器即 入/4傳輸線Z1，其中功率放大電路由兩個功率放大器組合而成，工作在AB類(Class AB) 模式的主功率放大器(也稱載波功率放大器)，工作在C類(Class C)模式輔助功率放大器 (也稱峰值功率放大器)A2，主功率放大器Al的輸出端經過入/4傳輸線22(入表示波長) 后與輔助功率放大器A2的輸出端相連，相連后通過另一段λ/4傳輸線Zl進行負載阻抗轉 換；輔助功率放大器的輸入端連接的λ /4傳輸線用于補償由主功率放大器輸出端連接 的λ /4傳輸線Ζ2引起的相移。Doherty功率放大器工作原理是有源負載牽引。Doherty功 率放大器的主功率放大器和輔助功率放大器的負載阻抗隨輸入功率的變化而變化，可以提 高功率回退(Back off)效率。Doherty功率放大器的主功率放大器連接的起阻抗變換作用 的λ/4傳輸線僅在中心頻點的電長度是90°，偏離中心頻點后λ/4傳輸線的電長度發生 變化，λ/4傳輸線的阻抗變換性能變差。因此，在不同頻點上要求不同長度的阻抗變換器， 不同頻段傳輸線電長度上的差異只能吸收到功率放大器匹配電路中，如果采用寬帶阻抗變 換器，存在不同頻點需要的參考面不同的問題，參考面的差異也要吸收到功率放大器匹配 電路中，給功率放大器設計帶來很大困難，功率管的選擇也會受到很大限制。圖Ib為現有采用電橋合路的Doherty功率放大器的結構示意圖，如圖Ib所示，電 橋合路的Doherty功率放大器包括分路器11、功率放大器、合路電橋13，功率放大器可以 包括主功率放大器Al和輔助功率放大器Α2，主功率放大器Al和輔助功率放大器Α2的輸 出端分別通過傳輸線Ll和L2連接到合路電橋13合路，通過調整合路電橋13的隔離端的 傳輸線L3的電長度，可以達到與經典Doherty同樣的有源負載牽引效果。但是，如果功率放大器和合路電橋能夠覆蓋兩個以上的工作頻段，在每個工作頻 段分別調節合路電橋的隔離端傳輸線長度，調出Doherty功率放大器的工作狀態，在不 同工作頻段達到最佳效果的傳輸線長度通常不一致，實現寬帶困難。為了使電橋合路的 Doherty功率放大器適應不同頻段，可以增加控制接口和控制元件，例如采用一個寬帶工作的寬帶主功率放大器和一個寬帶輔助功率放大器，通過開關切換來選擇不同長度的隔離 端傳輸線，實現分別在兩個以上工作頻段工作的電橋合路的Doherty功率放大器，但是這 種電橋合路的Doherty功率放大器在多個頻段不能同時工作，因此，不能同時在多個頻段 達到高效率工作狀態。
發明內容
本發明提供一種Doherty功率放大器，用以解決現有技術中Doherty功率放大器 難以實現同時在多個頻段達到高效率工作狀態的問題，提出一種可以在多個頻段同時滿足 高效率工作狀態的Doherty功率放大器。本發明實施例提供一種Doherty功率放大器，包括寬帶分路器、寬帶功率放大電 路、寬帶合路電橋和非線性相位網絡，所述寬帶功率放大電路包括寬帶主功率放大器和寬 帶輔助功率放大器；所述寬帶分路器分別連接所述寬帶主功率放大器和所述寬帶輔助功率放大器的 輸入端，所述寬帶主功率放大器和所述寬帶輔助功率放大器的輸出端分別連接所述寬帶合 路電橋的輸入端，所述寬帶合路電橋的隔離端連接所述非線性相位網絡，所述寬帶合路電 橋的輸出端用于連接負載；所述非線性相位網絡用于調節所述寬帶合路電橋的隔離端在所述Doherty功率 放大器工作頻段所需的反射相角，所述Doherty功率放大器的工作頻段包括至少一個頻 段。本發明實施例又提供一種Doherty功率放大器，包括第一寬帶分路器、第二寬帶 分路器、寬帶功率放大電路、第一寬帶合路電橋、第二寬帶合路電橋、第一非線性相位網絡 和第二非線性相位網絡，所述寬帶功率放大電路包括寬帶主功率放大器、第一寬帶輔助功 率放大器和第二寬帶輔助功率放大器；所述第一寬帶分路器分別連接所述寬帶主功率放大器和所述第一寬帶輔助功率 放大器的輸入端；所述第二寬帶分路器分別連接所述第一寬帶分路器和所述第二寬帶輔助 功率放大器的輸入端；所述第一寬帶輔助功率放大器和所述第二寬帶輔助功率放大器的輸出端分別連 接所述第二寬帶合路電橋的輸入端，所述第二寬帶合路電橋的隔離端連接所述第二非線性 相位網絡；所述寬帶主功率放大器和所述第二寬帶合路電橋的輸出端分別連接所述第一寬 帶合路電橋的輸入端，所述第一寬帶合路電橋的隔離端連接所述第一非線性相位網絡；所述第一非線性相位網絡和所述第二非線性相位網絡分別用于調節所述第一寬 帶合路電橋和所述第二寬帶合路電橋的隔離端在一個以上所述Doherty功率放大器工作 頻段所需的反射相角，所述Doherty功率放大器的工作頻段包括至少一個頻段。本發明實施例又提供一種功率放大方法，其特征在于，包括通過寬帶分路器將輸入信號分路后，分別輸入寬帶功率放大電路的寬帶主功率放 大器和寬帶輔助功率放大器的輸入端；所述輸入信號包括至少一個頻段的信號；通過所述寬帶主功率放大器和寬帶輔助功率放大器對所述輸入信號進行功率放 大后，通過寬帶合路電橋輸出至負載，所述寬帶合路電橋的隔離端連接非線性相位網絡，所述非線性相位網絡用于調節所述寬帶合路電橋的隔離端在所述輸入信號的至少一個頻段 所需的反射相角。本發明實施例又提供一種基站，包括本發明實施例所提供的任意一種Doherty功 率放大器。本發明提供的Doherty功率放大器，在Doherty功率放大器的寬帶合路電橋的隔 離端連接非線性相位網絡，可以使Doherty功率放大器在多個工作頻段實現所需反射相 角，在多個工作頻段達到最佳工作狀態，非線性相位網絡實現簡單，從而可以較容易的實現 寬帶高效率且可以跨頻段同時工作Doherty功率放大器。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發 明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根 據這些附圖獲得其他的附圖。圖Ia為現有典型的Doherty功率放大器的結構示意圖；圖Ib為現有采用電橋合路的Doherty功率放大器的結構示意圖；圖加為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器的結構示意圖；圖2b為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中非線性相位網絡的一種示 意圖；圖2c為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中非線性相位網絡在不同諧 振頻率下反射相角與工作頻段關系示意圖；圖2d為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中非線性相位網絡在不同Q 值下反射相角與工作頻段關系的示意圖；圖3a為Doherty功率放大器中采用一條傳輸線的反射相角與工作頻段的關系示 意圖；圖北為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中非線性相位網絡在一個工 作頻段的等效示意圖；圖3c為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中非線性相位網絡在另一個 工作頻段的等效示意圖；圖3d為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中非線性相位網絡實現兩個 工作頻段反射角的示意圖；圖!Be為本發明實施例一中LC并聯諧振網絡反射相角與等效的傳輸線反射相角的 對比示意圖；圖3f為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中移相后的非線性相位網絡 的一種示意圖；圖3g為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中移相后的非線性相位網絡 的另一種示意圖；圖池為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器中移相后的非線性相位網絡 的相頻關系示意圖如為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中兩條傳輸線開路的示意 圖；圖4b為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中兩條傳輸線短路的示意 圖；圖如為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中傳輸線一條短路一條開路 的示意圖；圖fe為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中三條傳輸線網絡的一種示 意圖；圖恥為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中三條傳輸線網絡的另一種 示意圖；圖5c為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中三條傳輸線網絡的再一種 示意圖；圖6a為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中高階傳輸線網絡的一種示 意圖；圖6b為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中高階傳輸線網絡反射相角 與等效的傳輸線反射相角的對比示意圖；圖7a為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中電感電容諧振網絡中電感 電容并聯一種示意圖；圖7b為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中電感電容諧振網絡中電感 電容并聯的另一種示意圖；圖7c為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中電感電容諧振網絡中電感 電容串聯的一種示意圖；圖7d為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中電感電容諧振網絡中電感 電容混聯的一種示意圖；圖為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中分布參數網絡和集總參數 網絡并聯的一種示意圖；圖8b為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中分布參數網絡和集總參數 網絡并聯的另一種示意圖；圖8c為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中分布參數網絡和集總參數 網絡混聯的一種示意圖；圖8d為本發明實施例二提供的Doherty功率放大器中分布參數網絡和集總參數 網絡混聯的一種示意圖。圖9a為本發明實施例三提供的兩路的Doherty功率放大器的示意圖；圖9b為本發明實施例三提供的多路的Doherty功率放大器的示意圖；圖10為本發明實施例四提供的功率放大方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖加為本發明實施例一提供的Doherty功率放大器的結構示意圖，如圖加所示， 該Doherty功率放大器包括寬帶分路器21、寬帶功率放大電路23、寬帶合路電橋25和非 線性相位網絡27，所述寬帶功率放大電路23包括寬帶主功率放大器231和寬帶輔助功率放 大器233，所述寬帶主功率放大器231的工作模式為AB類或B類，所述寬帶輔助功率放大 器233的工作模式為C類；本發明實施例中并不限定Doherty功率放大器中包括的寬帶分 路器、寬帶輔助功率放大器、寬帶合路電橋的數量，如果為多級的Doherty功率放大器，則 寬帶分路器、寬帶輔助功率放大器、寬帶合路電橋可以為多個。所述寬帶分路器21分別連接所述寬帶主功率放大器231和所述寬帶輔助功率放 大器233的輸入端，所述寬帶主功率放大器231和所述寬帶輔助功率放大器233的輸出端 分別連接所述寬帶合路電橋25的輸入端，所述寬帶合路電橋25的隔離端連接所述非線性 相位網絡27，所述寬帶合路電橋25的輸出端用于連接負載；其中，寬帶主功率放大器231 和所述寬帶輔助功率放大器233可以分別通過傳輸線TL連接至對應的寬帶合路電橋25的 輸入端，具體的傳輸線的參數不做限制，具體應用時，也可以不通過傳輸線連接。所述非線性相位網絡27用于調節所述寬帶合路電橋25的隔離端在至少一個所述 Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射相角，所述Doherty功率放大器的工作頻段包 括至少一個頻段。進一步地，所述寬帶合路電橋的隔離端在Doherty功率放大器的工作頻段所需 的反射相角可以符合公式arg(r (ωη)) = θη，其中，θ η為所述寬帶合路電橋的隔離端在 Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射相角；ω n = 2 π fn，fn為從所述Doherty功率放 大器的工作頻段中選定的頻點；Γ (ωη)為所述寬帶合路電橋的隔離端在Doherty功率放 大器的工作頻段所需的反射系數。其中，Doherty功率放大器的工作頻段確定后，就可以確 定Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射相角，從而可以通過相應的非線性相位網絡 達到Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射相角。再進一步地，所述寬帶合路電橋的隔離端在所述Doherty功率放大器的工作頻段
所需的反射系數Γ (2 π fn)符合公式==式+瓦_/，其中，ZL為所述非線性
ZL + Zo
相位網絡的阻抗，Zo為系統阻抗，An為所述反射系數的實部，Bn為所述反射系數的虛部，則 有 arg(rK)) = atan(|) =氏。
An具體地，調整Doherty功率放大器的合路電橋的隔離端外接的非線性相位網絡的 反射相角可以達到最佳有源負載牽引狀態，從而達到最佳效率。其中，非線性相位網絡的反 射系數符合如下公式(1-1)
ncon) = ^f^ = An+BJ(1-1)
ZL + Zo 在公式(1-1)中，ωη = 2 π fn，fn為所述Doherty功率放大器的工作頻段的選定 頻點；Zo為系統阻抗，系統阻抗一般為約定值，例如在通信系統中約定為50 Ω，在有線電視系統中約定為75 Ω，當然也可以為其他值；Αη為Doherty功率放大器在工作頻段fn的反 射系數的實部，Bn為Doherty功率放大器在工作頻段fn的反射系數的虛部；ZL為所述非 線性相位網絡的阻抗，根據公式(1-1)可以得到非線性相位網絡的反射相角符合如下公式 (1-2)
權利要求
1.一種多赫蒂(Doherty)功率放大器，其特征在于，包括寬帶分路器、寬帶功率放大 電路、寬帶合路電橋和非線性相位網絡，所述寬帶功率放大電路包括寬帶主功率放大器和 寬帶輔助功率放大器；所述寬帶分路器分別連接所述寬帶主功率放大器和所述寬帶輔助功率放大器的輸入 端，所述寬帶主功率放大器和所述寬帶輔助功率放大器的輸出端分別連接所述寬帶合路電 橋的輸入端，所述寬帶合路電橋的隔離端連接所述非線性相位網絡，所述寬帶合路電橋的 輸出端用于連接負載；所述非線性相位網絡用于調節所述寬帶合路電橋的隔離端在所述Doherty功率放大 器的工作頻段所需的反射相角，所述Doherty功率放大器的工作頻段包括至少一個頻段。
2.根據權利要求1所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述寬帶合路電橋的隔離 端在所述Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射相角基于公式arg( Γ (ωη)) = θ J尋 到，其中，θ 為所述寬帶合路電橋的隔離端在所述Doherty功率放大器的工作頻段所需的 反射相角；ωη = 2π ·η，4為從所述Doherty功率放大器的工作頻段中選定的頻點；Γ (ωη) 為所述寬帶合路電橋的隔離端在所述Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射系數。
3.根據權利要求2所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述寬帶合路電橋 的隔離端在所述Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射系數Γ(ωη)基于公式==成+凡/得到，其中，ZL為所述非線性相位網絡的阻抗，h為系統阻抗，ZL+ ZoAn為所述反射系數的實部，Bn為所述反射系數的虛部。
4.根據權利要求1-3任一所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述非線性相位網 絡由分布參數網絡組成。
5.根據權利要求4所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述分布參數網絡包括傳 輸線網絡。
6.根據權利要求5所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述傳輸線網絡包括至少 兩條傳輸線，所述至少兩條傳輸線并聯的一端連接所述寬帶合路電橋的隔離端，所述至少 兩條傳輸線的另一端開路或短路；或者所述傳輸線網絡包括第一傳輸線、第二傳輸線和第三傳輸線，所述第二傳輸線和第三 傳輸線并聯的一端通過所述第一傳輸線連接所述寬帶合路電橋的隔離端，所述第二傳輸線 和第三傳輸線開路或短路；或者所述傳輸線網絡包括第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線、第四傳輸線和第五傳輸 線，所述第一傳輸線的一端連接所述寬帶合路電橋的隔離端，所述第一傳輸線的另一端連 接所述第二傳輸線，所述第一傳輸線與所述第二傳輸線和第三傳輸線串聯，所述第三傳輸 線開路或短路，所述第一傳輸線與所述第二傳輸線的連接節點與所述第四傳輸線的一端連 接，所述第四傳輸線的另一端開路或短路，所述第二傳輸線與所述第三傳輸線的連接節點 與所述第五傳輸線的一端連接，所述第五傳輸線的另一端開路或短路。
7.根據權利要求1-3任一所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述非線性相位網 絡由集總參數網絡組成。
8.根據權利要求7所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述集總參數網絡包括電 感電容諧振網絡。
9.根據權利要求8所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述電感電容諧振網絡包 括至少一個電感和至少一個電容，所述電感和電容的連接關系為并聯、串聯或混聯。
10.根據權利要求1-3任一所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述非線性相位 網絡由分布參數網絡和集總參數網絡組成。
11.根據權利要求10所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述分布參數網絡包括 至少一條傳輸線，所述集總參數網絡包括至少一個電感和/或至少一個電容。
12.根據權利要求11所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述分布參數網絡包括 一條傳輸線，所述集總參數網絡包括一個電感或電容，所述傳輸線與電容或電感并聯的一 端連接所述寬帶合路電橋的隔離端，所述傳輸線的另一端開路或短路，所述電容或電感的 另一端接地；或者，所述分布參數網絡包括第一傳輸線和第二傳輸線，所述集總參數網絡包 括一個電感或電容，所述第二傳輸線與電容或電感并聯的一端通過所述第一傳輸線連接所 述寬帶合路電橋的隔離端，所述第二傳輸線的另一端開路或短路，所述電容或電感的另一 端接地。
13.—種Doherty功率放大器，其特征在于，包括第一寬帶分路器、第二寬帶分路器、 寬帶功率放大電路、第一寬帶合路電橋、第二寬帶合路電橋、第一非線性相位網絡和第二非 線性相位網絡，所述寬帶功率放大電路包括寬帶主功率放大器、第一寬帶輔助功率放大器 和第二寬帶輔助功率放大器；所述第一寬帶分路器分別連接所述寬帶主功率放大器和所述第一寬帶輔助功率放大 器的輸入端；所述第二寬帶分路器分別連接所述第一寬帶分路器和所述第二寬帶輔助功率 放大器的輸入端；所述第一寬帶輔助功率放大器和所述第二寬帶輔助功率放大器的輸出端分別連接所 述第二寬帶合路電橋的輸入端，所述第二寬帶合路電橋的隔離端連接所述第二非線性相位 網絡；所述寬帶主功率放大器和所述第二寬帶合路電橋的輸出端分別連接所述第一寬帶合 路電橋的輸入端，所述第一寬帶合路電橋的隔離端連接所述第一非線性相位網絡，所述第 一寬帶合路電橋的輸出端連接負載；所述第一非線性相位網絡和所述第二非線性相位網絡分別用于調節所述第一寬帶合 路電橋和所述第二寬帶合路電橋的隔離端在所述Doherty功率放大器的工作頻段所需的 反射相角，所述Doherty功率放大器的工作頻段包括至少一個頻段。
14.一種功率放大方法，其特征在于，包括通過寬帶分路器將輸入信號分路后，分別輸入寬帶功率放大電路的寬帶主功率放大器 和寬帶輔助功率放大器的輸入端；所述輸入信號包括至少一個頻段的信號；通過所述寬帶主功率放大器和寬帶輔助功率放大器對所述輸入信號進行功率放大后， 通過寬帶合路電橋輸出至負載，所述寬帶合路電橋的隔離端連接非線性相位網絡，所述非 線性相位網絡用于調節所述寬帶合路電橋的隔離端在所述輸入信號的至少一個頻段所需 的反射相角。
15.根據權利要求14所述的功率放大方法，其特征在于，所述寬帶合路電橋的隔離端 在所述輸入信號的至少一個頻段所需的反射相角基于公式arg(r (ωη)) = θ n得到，其中， θη為所述寬帶合路電橋的隔離端在所述輸入信號的至少一個頻段所需的反射相角；ωη =4為從所述輸入信號的至少一個頻段中選定的頻點；Γ (ωη)為所述寬帶合路電橋 的隔離端在所述輸入信號的至少一個頻段所需的反射系數。
16.根據權利要求15所述的功率放大方法，其特征在于，所述寬帶合路電橋的隔 離端在所述輸入信號的至少一個頻段的工作頻段所需的反射系數Γ (ωη)基于公式『(禮！二^^二成+凡/得到，其中，ZL為所述非線性相位網絡的阻抗，h為系統阻抗， An為所述反射系數的實部，Bn為所述反射系數的虛部。
17.根據權利要求14-16任一所述的功率放大方法，其特征在于，所述非線性相位網絡 由分布參數網絡和/或集總參數網絡組成。
18.一種基站，其特征在于，包括權利要求1-13任一所述的Doherty功率放大器。
全文摘要
本發明公開了一種Doherty功率放大器，包括寬帶分路器、寬帶功率放大電路、寬帶合路電橋和非線性相位網絡，寬帶功率放大電路包括寬帶主功率放大器和寬帶輔助功率放大器；寬帶分路器分別連接寬帶主功率放大器和寬帶輔助功率放大器的輸入端，寬帶主功率放大器和寬帶輔助功率放大器的輸出端分別連接寬帶合路電橋的輸入端，寬帶合路電橋的隔離端連接非線性相位網絡，寬帶合路電橋的輸出端用于連接負載；非線性相位網絡用于調節所述寬帶合路電橋的隔離端在一個以上Doherty功率放大器的工作頻段所需的反射相角。本發明Doherty功率放大器可以在多個工作頻段達到最佳工作狀態，寬帶效率高。
文檔編號H03F1/07GK102142812SQ20101060527
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者張順忠, 楊磊, 焦留彥, 王來清, 蘇永革 申請人:華為技術有限公司