一種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是：至少包括：功率分配器、載波放大支路和峰值放大支路，其中，載波放大支路由載波放大支路輸入補償線、載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、載波放大器、載波放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和載波放大支路補償線依次串聯(lián)連接組成；峰值放大支路由峰值放大支路輸入補償線、峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、峰值放大器、峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和峰值放大支路輸出補償線依次串聯(lián)連接組成，載波放大支路輸出補償線的信號輸出端與峰值放大支路輸出補償線信號輸出端與B端電連接。本發(fā)明在性能相當?shù)那疤嵯拢瑴p小Doherty功放的尺寸，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波功率放大器，尤其涉及ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器。技術(shù)背景
[0002]由于Doherty微波功率放大器在效率、成本和批量生產(chǎn)能力方面的優(yōu)勢，Doherty功率放大器的應(yīng)用越來越廣泛。因此，在該功放當前技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步減小功放尺寸就顯得十分重要。
[0003]Doherty技術(shù)的核心思想是通過有源負載牽引，隨輸入功率的大小自動調(diào)整載波放大器的負載阻抗，使載波放大器在較大功率輸入范圍內(nèi)接近臨界狀態(tài)，從而提高整個放大器的效率。
[0004]傳統(tǒng)的Doherty功放電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。功率分配器101與A點之間存在兩條支路，載波放大器106所在的支路稱為載波放大支路；峰值放大器107所在的支路稱為峰值放大支路。功率分配器101的作用是將輸入能量等分或不等分地分配給載波放大支路和峰值放大支路。補償線102和補償線103的作用是調(diào)節(jié)相位差，使載波放大支路和峰值放大支路的輸出電流在A點同相。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)104和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)105的作用是調(diào)整載波放大器106和峰值放大器107的源阻杭。阻抗變換線112和阻抗變換線113共同構(gòu)成了阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，其作用是使阻抗Z12隨輸入功率做出一定的變化，具體變化規(guī)律見下文。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)108和補償線110的作用是將阻抗Z12變換到阻抗Zll，使阻抗Zll根據(jù)載波放大器106的特性，隨輸入功率的變化做出相應(yīng)的變化,從而保證載波放大器106在較大的輸入功率范圍內(nèi)保持較高的效率。補償線111和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)109的作用是使峰值放大器107エ作在合適的狀態(tài)，并使阻抗Z13盡可能大，以減小峰值放大支路對載波放大支路的影響。
[0005]在圖1所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，當輸入功率較小時，峰值放大器107不開啟，此時阻抗Z12由阻抗變換線112和阻抗變換線113共同決定(最常見的是100歐姆)。當輸入功率增大到一定程度，峰值放大器107開啟，阻抗Z12隨輸入功率的增大而逐漸減小,直到輸入功率達到最大。其所能達到的最小值由阻抗變換線112、阻抗變換線113和兩個支路在輸入功率最大時的輸出電流共同決定。阻抗Z12經(jīng)過輸出匹配網(wǎng)絡(luò)108和補償線110的作用后轉(zhuǎn)化為阻抗Z11。通過對輸出匹配網(wǎng)絡(luò)108和補償線110的合理設(shè)計，可以使阻抗Zll隨輸入功率的變化發(fā)生適合載波放大器106的變化,使載波放大器106在較大功率輸入范圍內(nèi)接近臨界狀態(tài)，從而提高整個Doherty功率放大器的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，以便在性能相當?shù)那疤嵯?，減小Doherty功放的尺寸，降低生產(chǎn)成本。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:至少包括:功率分配器、載波放大支路和峰值放大支路，其中，載波放大支路由載波放大支路輸入補償線、載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、載波放大器、載波放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和載波放大支路補償線依次串聯(lián)連接組成；峰值放大支路由峰值放大支路輸入補償線、峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、峰值放大器、峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和峰值放大支路輸出補償線依次串聯(lián)連接組成，載波放大支路輸出補償線的信號輸出端與峰值放大支路輸出補償線信號輸出端與B端電連接。
[0008]所述的功率分配器用于將輸入能量等分或不等分地分配給載波放大支路和峰值放大支路。
[0009]所述的載波放大支路輸入補償線和峰值放大支路輸入補償線分別用于調(diào)節(jié)各自支路信號相位差，使載波放大支路和峰值放大支路的輸出電流在B點同相。
[0010]所述的載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)用于調(diào)整載波放大器和峰值放大器的源阻抗。
[0011]所述的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和載波放大支路補償線的用于將載波放大支路輸出阻抗Z22的值變換到載波放大器的輸出阻抗值Z21，使載波放大器的輸出阻抗值Z21隨輸入功率的變化做出相應(yīng)的變化；峰值放大支路輸出補償線和峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)用于使峰值放大器工作在非飽和狀態(tài)。
[0012]所述的功率分配器輸入功率小于某ー設(shè)定值時，峰值放大器不開啟，此時載波放大支路輸出阻抗Z22等于負載阻杭，50歐姆；所述設(shè)定值由功率分配器功分比和峰值放大器的工作狀態(tài)共同決定；當輸入功率増大到此設(shè)定值時，峰值放大器開啟，載波放大支路輸出阻抗Z22隨輸入功率的增大而逐漸增大,直到輸入功率達到最大。
[0013]所述的載波放大器和峰值放大器采用MRF8P23080H場效應(yīng)管，功率分配器采用Wilkinson功率分配器，Doherty功率放大器工作的中心頻率為2.35GHz。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點是:與傳統(tǒng)Doherty功放電路相比,本發(fā)明提供的Doherty功放電路舍棄了兩段阻抗變換線，在性能相當?shù)那疤嵯?，減小Doherty功放的尺寸，降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進ー步說明:
圖1是傳統(tǒng)Doherty功放電路；
圖2是本發(fā)明實施例Doherty功放電路的原理圖。
[0016]圖中，101、201、功率分配器;102、103、110、111、補償線;104、105、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)；106、206、載波放大器；107、207、峰值放大器；108、109、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)；112、113、阻抗變換線；202、載波放大支路輸入補償線；203、峰值放大支路輸入補償線；204、載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)；205、峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)；208、載波放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)；209、峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)；210、載波放大支路補償線；211、峰值放大支路輸出補償線。
【具體實施方式】
[0017]如圖2所示，ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，至少包括:功率分配器201、載波放大支路和峰值放大支路，其中，載波放大支路由載波放大支路輸入補償線202、載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)204、載波放大器206、載波放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)208和載波放大支路補償線210依次串聯(lián)連接組成；峰值放大支路由峰值放大支路輸入補償線203、峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)205、峰值放大器207、峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)209和峰值放大支路輸出補償線211依次串聯(lián)連接組成，載波放大支路輸出補償線210的信號輸出端與峰值放大支路輸出補償線211信號輸出端與B端電連接。
[0018]在圖2所示的原理框圖中，功率分配器201用于將輸入能量等分或不等分地分配給載波放大支路和峰值放大支路。
[0019]載波放大支路輸入補償線202和峰值放大支路輸入補償線203分別用于調(diào)節(jié)各自支路信號相位差，使載波放大支路和峰值放大支路的輸出電流在B點同相。
[0020]載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)204和峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)205用于調(diào)整載波放大器206和峰值放大器207的源阻杭。
[0021]本發(fā)明中載波放大支路輸出阻抗Z22的值仍然會隨輸入功率的變化而變化。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)208和載波放大支路補償線210的用于將載波放大支路輸出阻抗Z22的值變換到載波放大器206的輸出阻抗值Z21，使載波放大器206的輸出阻抗值Z21隨輸入功率的變化做出相應(yīng)的變化，保證載波放大器206在峰值放大器207開啟后保持較高的效率；峰值放大支路輸出補償線211和峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)209用于使峰值放大器207工作在非飽和狀態(tài)，并提高峰值放大支路輸入阻抗Z23值，減小峰值放大支路對載波放大支路的影響。
[0022]在圖2所示的Doherty電路中，當功率分配器201輸入功率小于某ー設(shè)定值吋，峰值放大器207不開啟，此時載波放大支路輸出阻抗Z22等于負載阻杭，50歐姆。所述設(shè)定值由功率分配器201的功分比和峰值放大器207的工作狀態(tài)共同決定。當輸入功率増大到此設(shè)定值時，峰值放大器207開啟，載波放大支路輸出阻抗Z22隨輸入功率的增大而逐漸增大，直到輸入功率達到最大，其所能達到的最大值由載波放大支路和峰值放大支路在輸入功率最大時的輸出電流共同決定。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，載波放大支路輸出阻抗Z22的初值ー般不等于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1中)的阻抗Z12的初值，且載波放大支路輸出阻抗Z22的變化趨勢和圖1中的阻抗Z12相反。但必須指出，載波放大支路輸出阻抗Z22的值對阻抗Z21的值并沒有決定性影響，通過對載波放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)208和載波放大支路補償線210的調(diào)整設(shè)計，仍可以使載波放大器206的輸出阻抗值Z21隨輸入功率的變化發(fā)生適合載波放大器206的變化,使載波放大器206在較大功率輸入范圍內(nèi)接近臨界狀態(tài),從而提高整個功率放大器的效率。
[0023]載波放大器206和峰值放大器207采用MRF8P23080H場效應(yīng)管，功率分配器采用Wilkinson功率分配器，Doherty功率放大器工作的中心頻率為2.35GHz。
[0024]具體的調(diào)試步驟如下:
1、在B點處斷開峰值放大支路到負載的連接，保留載波放大支路同負載的連接。調(diào)節(jié)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)208，使載波放大器206工作在合適的狀態(tài),一般是增益較大，-1dB壓縮點較小的狀態(tài)。
[0025]2、在B點處斷開載波放大支路到負載的連接，保留峰值放大支路同負載的連接。調(diào)節(jié)峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)209，使峰值放大器207工作在合適的狀態(tài)，一般是-1dB壓縮點較大的狀態(tài)。
[0026]3、調(diào)節(jié)峰值放大支路輸出補償線211的長度，使阻抗Z21盡量大。
[0027]4、調(diào)節(jié)載波放大支路輸入補償線202和峰值放大支路輸入補償線203的長度,使載波放大支路和峰值放大支路的輸出電流在B點同相。
[0028]5、將載波放大支路和峰值放大支路都連接到負載，調(diào)節(jié)載波放大支路補償線210的長度，使整個Doherty功放工作在最佳狀態(tài)。
[0029]經(jīng)過上述調(diào)試，本發(fā)明所提供的Doherty電路可以獲得與傳統(tǒng)Doherty電路相當?shù)男阅?，從而減小了 Doherty電路的尺寸,節(jié)約了成本。
[0030]本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及調(diào)試步驟；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處(比如功分器和放大器的選擇)。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0031]本實施例沒有詳細敘述的部分和英文縮寫屬本行業(yè)的公知常識，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:至少包括:功率分配器(201 )、載波放大支路和峰值放大支路，其中，載波放大支路由載波放大支路輸入補償線(202)、載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)(204)、載波放大器(206)、載波放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(208)和載波放大支路補償線(210)依次串聯(lián)連接組成；峰值放大支路由峰值放大支路輸入補償線(203)、峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)(205)、峰值放大器(207)、峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(209)和峰值放大支路輸出補償線(211)依次串聯(lián)連接組成，載波放大支路輸出補償線(210)的信號輸出端與峰值放大支路輸出補償線(211)信號輸出端與B端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:所述的功率分配器(201)用于將輸入能量等分或不等分地分配給載波放大支路和峰值放大支路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:所述的載波放大支路輸入補償線(202)和峰值放大支路輸入補償線(203)分別用于調(diào)節(jié)各自支路信號相位差，使載波放大支路和峰值放大支路的輸出電流在B點同相。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:所述的載波放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)(204)和峰值放大支路輸入匹配網(wǎng)絡(luò)(205)用于調(diào)整載波放大器(206)和峰值放大器(207)的源阻杭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:所述的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(208)和載波放大支路補償線(210)的用于將載波放大支路輸出阻抗Z22的值變換到載波放大器(206)的輸出阻抗值Z21，使載波放大器(206)的輸出阻抗值Z21隨輸入功率的變化做出相應(yīng)的變化；峰值放大支路輸出補償線(211)和峰值放大支路輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(209)用于使峰值放大器(207)工作在非飽和狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:所述的功率分配器(201)輸入功率小于某ー設(shè)定值時,峰值放大器(207)不開啟，此時載波放大支路輸出阻抗Z22等于負載阻杭，50歐姆；所述設(shè)定值由功率分配器(201)功分比和峰值放大器(207)的工作狀態(tài)共同決定；當輸入功率増大到此設(shè)定值時，峰值放大器(207)開啟，載波放大支路輸出阻抗Z22隨輸入功率的增大而逐漸增大,直到輸入功率達到最大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種Doherty結(jié)構(gòu)的微波功率放大器，其特征是:所述的載波放大器(206)和峰值放大器(207)采用MRF8P23080H場效應(yīng)管，功率分配器采用Wilkinson功率分配器，Doherty功率放大器工作的中心頻率為2.35GHz。
【文檔編號】H03F1/07GK103457540SQ201310400859
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】龔利鳴, 詹勁松, 董士偉, 王曉龍, 管棟棟 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所, 西安電子科技大學(xué)