基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，包括并聯連接的主功放模塊與輔助功放模塊，所述主功放模塊與輔助功放模塊的輸入端作為多爾蒂功率放大器的總輸入端，輔助功放模塊的輸入端與部輸入端之間串聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端與輔助模塊的輸出端間并聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端通過相移模塊補償后與輔助功放輸出端合成后成為總輸出，所述輔助功放模塊的輸入端與相移模塊之間還串聯連接有鐵電電容，該鐵電電容連接有可調的直流偏壓。本發明通過改變鐵電電容的直流偏壓，就能夠調整輔助功放的源牽引匹配，實現對主功放輸出的增益壓縮失真補償。
【專利說明】
基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放
技術領域
[0001]本發明涉及微波電路設計領域，具體涉及一種基于鐵電電容結構的后失真技術的高線性度多爾蒂功率放大器。
【背景技術】
[0002]隨著無線通訊的發展和不斷進步，許多調制方式對峰均比要求越來越高，因此功放的線性度顯得越來越重要，為了獲得較高的線性度，通常采用功放回退和前饋等方法，這些方法將導致功放較低的效率和復雜的結構。在Doherty (多爾蒂)功放方案中，同時獲得較高的效率和較好的線性度比較困難的。
[0003]目前，該方向國內外的研究中，在保持高效率的條件下提高Doherty線性度，通常采用預失真的方式，但是預失真技術需要大量的數字電路進行配合，微波電路和中頻電路也容易產生信號的串擾，結構也比較復雜，在現在無線系統基站中的使用將受到很大的限制。在高功率條件下，Doherty功放中主功放的增益壓縮失真始終無法解決，這很大程度上制約了 Doherty功放線性度的提高。
[0004]鐵電電容結構具有通過調整直流偏場使材料的介電常數發生變化，從而使鐵電電容的容值發生變化，可以實現功放匹配電路的可調。隨著無線通訊系統對系統可調性和小型化的不斷要求，采用可調鐵電電容技術實現高線性度Doherty功放將具有廣闊的實用價值。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，該結構具有根據需求，利用可調的鐵電電容進行輔助功放的源牽引匹配，從而使得Doherty功放線性度得到改善。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，一種基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，包括并聯連接的主功放模塊與輔助功放模塊，所述主功放模塊與輔助功放模塊的輸入端作為多爾蒂功率放大器的總輸入端，輔助功放模塊的輸入端與部輸入端之間串聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端與輔助模塊的輸出端間并聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端通過相移模塊補償后與輔助功放輸出端合成后成為總輸出，所述輔助功放模塊的輸入端與相移模塊之間還串聯連接有鐵電電容，該鐵電電容連接有可調的直流偏壓。
[0007]進一步，所述鐵電電容包括具有上開口和下開口的內開口環形部、開口向下的外開口環形部、第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元，所述內開口環形部與外開口環形部都具有左下開口端部和右下開口端部，所述內開口環形部的左下開口端部與外開口環形部的左下開口端部連接，所述內開口環形部的右下開口端部與外開口形部的右下開口端部連接，所述內開口環形部的上開口與下開口形成兩分離的弧形部，兩弧形部相對設置，兩弧形部通過并列設置的第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元連接，第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元分別連接偏置電壓。
[0008]進一步，所述第一叉指微帶線單元包括第一叉指結構和第二叉指結構，所述第一叉指結構和第二叉指結構都包括第一叉指微帶線和第二叉指微帶線，所述第一叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線連接;所述第二叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;所述第一叉指微帶線的第二條狀微帶線的兩端與第二叉指微帶線的第二條狀微帶線的兩端連接。
[0009]進一步，所述第二叉指微帶線單元包括第三叉指結構和第四叉指結構，所述第三叉指結構和第四叉指結構都包括第三叉指微帶線和第四叉指微帶線，所述第三叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第三條狀叉指單元，且多個相互平行的第三條狀叉指單元之間通過一個與第三條狀叉指單元相互垂直的第三條狀微帶線連接;所述第四叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第四條狀叉指單元，且多個相互平行的第四條狀叉指單元之間通過一個與第四條狀叉指單元相互垂直的第四條狀微帶線連接;所述第三條狀叉指單元與第四條狀叉指單元兩兩交錯排列;所述第三叉指微帶線的第四條狀微帶線的兩端與第四叉指微帶線的第四條狀微帶線的兩端連接。
[0010]進一步，所述主功率模塊、輔助功率模塊和相移模塊鋪設于介質基板上，所述介質基板采用Rogers 4350介質，介電常數至5，損耗角正切10—3，厚度0.254mm。
[0011]進一步，所述鐵電電容采用鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料，介電常數350，厚度0.0lmm0
[0012]由于采用了上述技術方案，本發明具有如下的優點:
[0013]本發明在將傳統的多爾蒂(Doherty)功放中輔助功放的的源牽引匹配電路中加入可調鐵電電容結構，實現高線性的Doherty功放;通過改變鐵電電容的直流偏壓，就能夠調整輔助功放的源牽引匹配，實現對主功放輸出的增益壓縮失真補償;不需要外加其它復雜電路，實現功放的高線性度，體積小易于與其它微波電路集成，具有很強的實用性及應用前景。
【附圖說明】
[0014]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中:
[0015]圖1為本發明基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功率放大器的電路圖；
[0016]圖2為本發明基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功率放大器的鐵電電容結構圖；
[0017]圖3為本發明的鐵電電容結構中對稱叉指微帶線單元結構圖；
[0018]圖4為圖3中I處的放大圖。
【具體實施方式】
[0019]以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述;應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0020]如圖1所示，一種基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，包括并聯連接的主功放模塊I與輔助功放模塊2，所述主功放模塊與輔助功放模塊的輸入端作為多爾蒂功率放大器的總輸入端，輔助功放模塊的輸入端與部輸入端之間串聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端與輔助模塊的輸出端間并聯連接有相移模塊，其中相移模塊3具有90°相移，使主功放模塊I與輔助功放模塊2并聯的兩路之間具有90°的相位差。主功放模塊的輸出端通過相移模塊補償后與輔助功放輸出端合成后成為總輸出，所述輔助功放模塊的輸入端與相移模塊之間還串聯連接有鐵電電容4，該鐵電電容連接有可調的直流偏壓。
[0021]本發明基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功率放大器中采用鐵電電容結構參與輔助功放的源牽引匹配，通過改變鐵電電容的直流偏壓，改變鐵電材料的介電常數的方式調整鐵電電容的容值，從而實現輔助功放源牽引匹配的靈活調整;在高功率條件，通過調整鐵電電容的容值實現輔助功放的增益擴張，補償主功放的增益壓縮失真。
[0022]所述主功率模塊、輔助功率模塊和相移模塊鋪設于介質基板上，所述介質基板采用Rogers 4350介質，介電常數εΓ*2至5，損耗角正切10—3，厚度0.254mm。所述鐵電電容采用鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料，介電常數350，厚度0.01mm。
[0023]如圖2所示，所述鐵電電容包括具有上開口和下開口的內開口環形部、開口8向下的外開口環形部、兩個叉指微帶線單元11:即第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元，所述內開口環形部與外開口環形部都具有左下開口端部12和右下開口端部13，所述內開口環形部的左下開口端部與外開口環形部的左下開口端部連接，所述內開口環形部的右下開口端部與外開口形部的右下開口端部連接，所述內開口環形部的上開口與下開口形成兩分離的弧形部6、7，兩弧形部相對設置，兩弧形部通過并列設置的第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元連接，第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元分別連接偏置電壓。
[0024]如圖3所示，所述第一叉指微帶線單元包括第一叉指結構和第二叉指結構，所述第一叉指結構和第二叉指結構都包括第一叉指微帶線和第二叉指微帶線，所述第一叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元21，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線22連接;所述第二叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元211，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線212連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;所述第一叉指微帶線的第二條狀微帶線的兩端與第二叉指微帶線的第二條狀微帶線的兩端連接。
[0025]在本發明中所述的第二叉指微帶線單元與第一叉指微帶線單元的結構相同，此處不再贅述。
[0026]在本實施例中，左右二個交指微帶傳輸線單元(第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元)等效為可變電容。5為通孔接地，條狀叉指單元的長度為I，寬度為W，間隙為S。內圓環半徑為R1，外圓環半徑為R2,圓環寬度為d。本發明通過調整條狀叉指單元的長度、寬度、間隙和叉指結構之間的間距，就可以得到所需要的相位。
[0027]當通帶中心頻率是2.4GHz左右，介質基板均采用BST薄膜鐵電材料，介電常數350，厚度為0.01mm，直流供電電壓150?240伏調整。通過仿真確定鐵電電容的內部參數初值分別是，I= 0.15mm，w = 0.0 5mm，s = 0.0 3mm，Ri = I.3mm，R2 = 3.6mm，d = 0.8mm 0
[0028]以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，其特征在于:包括并聯連接的主功放模塊與輔助功放模塊，所述主功放模塊與輔助功放模塊的輸入端作為多爾蒂功率放大器的總輸入端，輔助功放模塊的輸入端與部輸入端之間串聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端與輔助模塊的輸出端間并聯連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端通過相移模塊補償后與輔助功放輸出端合成后成為總輸出，所述輔助功放模塊的輸入端與相移模塊之間還串聯連接有鐵電電容，該鐵電電容連接有可調的直流偏壓。2.根據權利要求1所述的基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，其特征在于:所述鐵電電容包括具有上開口和下開口的內開口環形部、開口向下的外開口環形部、第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元，所述內開口環形部與外開口環形部都具有左下開口端部和右下開口端部，所述內開口環形部的左下開口端部與外開口環形部的左下開口端部連接，所述內開口環形部的右下開口端部與外開口形部的右下開口端部連接，所述內開口環形部的上開口與下開口形成兩分離的弧形部，兩弧形部相對設置，兩弧形部通過并列設置的第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元連接，第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元分別連接偏置電壓。3.根據權利要求2所述的基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，其特征在于:所述第一叉指微帶線單元包括第一叉指結構和第二叉指結構，所述第一叉指結構和第二叉指結構都包括第一叉指微帶線和第二叉指微帶線，所述第一叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元，且多個相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線連接;所述第二叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元，且多個相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線連接;所述第一條狀叉指單元與第二條狀叉指單元兩兩交錯排列;所述第一叉指微帶線的第二條狀微帶線的兩端與第二叉指微帶線的第二條狀微帶線的兩端連接。4.根據權利要求3所述的基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，其特征在于:所述第二叉指微帶線單元包括第三叉指結構和第四叉指結構，所述第三叉指結構和第四叉指結構都包括第三叉指微帶線和第四叉指微帶線，所述第三叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第三條狀叉指單元，且多個相互平行的第三條狀叉指單元之間通過一個與第三條狀叉指單元相互垂直的第三條狀微帶線連接;所述第四叉指微帶線包括多個相互平行且均勻排列的第四條狀叉指單元，且多個相互平行的第四條狀叉指單元之間通過一個與第四條狀叉指單元相互垂直的第四條狀微帶線連接;所述第三條狀叉指單元與第四條狀叉指單元兩兩交錯排列;所述第三叉指微帶線的第四條狀微帶線的兩端與第四叉指微帶線的第四條狀微帶線的兩端連接。5.根據權利要求1?4任意一項所述的基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，其特征在于:所述主功率模塊、輔助功率模塊和相移模塊鋪設于介質基板上，所述介質基板采用Rogers 4350介質，介電常數3.48，厚度0.254mm。6.根據權利要求1?4任意一項所述的基于鐵電電容的后失真線性化多爾蒂功放，其特征在于:所述鐵電電容采用鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料，介電常數350，厚度0.01mm。
【文檔編號】H03F1/02GK105915182SQ201610225143
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】趙世巍, 張紅升
【申請人】重慶郵電大學