CN107493076A - 利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其特征是包括输入信号、功率分配器、信号传输微带线、可拆装式延迟件、主放大器、副放大器、Doherty放大器。本发明的优点：主、副通道输入端加入可拆装式延迟件来改善主放大器输出信号和副放大器输出信号的相位均衡，同时配合调整主、副放大器的偏置条件使Doherty放大器工作在最佳状态，达到改善Doherty放大电路的线性度和功率附加效率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，属于半导体技术领域。
背景技术
射频放大电路被广泛应用于通信、导航、识别、测控、广播电视、遥感遥测、射电天文、电子对抗等应用的无线电系统，为了提高相关应用中射频放大电路的线性度和功率附件效率，Doherty电路被广泛的研究和实施，其效果得到业界的认可。在Doherty放大器具体的实施中，由于放大器幅值-相位（AM-PM）的非线性，以及功分、合成电路中存在的相位失衡，主通道输出信号和副通道输出信号之间不可避免地存在一定程度的相位失衡，导致Doherty放大器不能发挥出最佳的性能；针对这个问题，飞思卡尔公司等提出了将数字幅相控制电路应用于Doherty射频放大电路的相位均衡以改善Doherty放大电路线性度和功率附加效率的电路结构，其有效性得到了实践的证明，但这种方案的缺点是增大了Doherty放大电路的规模、需要增加电源并扩展数字控制模块。
发明内容
本发明针对Doherty电路中主、副通道输出信号的相位失衡问题，提出一种利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，可克服现有技术所存在的上述缺陷，减小Doherty放大电路的调配难度，改善Doherty放大电路主、副通道输出信号的相位均衡，避免电路结构或电路规模的变化；对于基站、雷达等应用的射频放大电路，提高其线性度和功率附加效率具有积极意义。
本发明的技术解决方案：利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其结构是输入信号101接入功率分配器102的输入端，采用lange桥、正交混合网络电路形式，输入信号101通过功率分配器一分为二，两路信号相位差为90度；经信号传输微带线103进入可拆装式延迟件104，通过在信号通路中插入不同延迟时间或相位差的延迟件实现对通路中信号相位的调整，可拆装式延迟件104可基于微带线实现，也可基于电感、电容网络实现，其实现工艺可基于PCB电路、陶瓷电路、LTCC电路，可拆装式延迟件104与两端微带线的连接形式采用压点连接、桥接形式；主放大器105成载波放大器，它通常为AB类工作状态，副放大器106也称峰值放大器，通常为C类工作状态，当注入端功率较小时副放大器106无功率输出，当注入功率增大至副放大器开启时副放大器106输出峰值功率补偿主放大器输出信号的压缩失真；对主、副放大器的输出信号进行90°相位平衡以后在Doherty放大器107合成和输出。
一种将拆装式延迟件应用于Doherty射频放大电路的相位均衡以改善Doherty放大电路线性度和功率附加效率的电路，通过在Doherty放大电路的主、副通道放大器的输入端加入拆装式延迟件，改善主放大器输出信号和副放大器输出信号的相位均衡，以改善Doherty放大电路的线性度和功率附加效率。
本发明的优点：主、副通道输入端加入可拆装式延迟件来改善主放大器输出信号和副放大器输出信号的相位均衡，同时配合调整主、副放大器的偏置条件使Doherty放大器工作在最佳状态，达到改善Doherty放大电路的线性度和功率附加效率的效果。
附图说明
附图1是利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器的拓扑框图。
附图2（a）和附图2（b）是延迟件与两端微带线的桥接形式示意图。
附图3（a）和附图3（b）是延迟件与两端微带线的压点连接形式示意图；其中附图3（a）为连接结构平视图，附图3（b）为不同信号延迟的延迟件示意图。
图中的101为输入信号，102为输入端功率分配器，103为信号传输微带线，104为可拆装式延迟件，105为主放大器，106为副放大器，107为Doherty放大器，201为B金属载体，202为信号传输微带线，203为桥接金属块，204绝缘固定件组成桥接件，205为空气间隙，206为固定孔，207为PCB电路延迟件，301为C金属载体，302为C信号传输微带线，303为延迟件金属压点，304为共烧陶瓷电路延迟件或PCB电路延迟件，305是延迟件固定孔。
具体实施方式
如图1所示，利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其结构是输入信号101接入功率分配器102的输入端，采用lange桥、正交混合网络电路形式，输入信号101通过功率分配器一分为二，两路信号相位差为90度；经信号传输微带线103进入可拆装式延迟件104，通过在信号通路中插入不同延迟时间或相位差的延迟件实现对通路中信号相位的调整，可拆装式延迟件104可基于微带线实现，也可基于电感、电容网络实现，其实现工艺可基于PCB电路、陶瓷电路、LTCC电路，可拆装式延迟件104与两端微带线的连接形式采用压点连接、桥接形式；主放大器105成载波放大器，它通常为AB类工作状态，副放大器106也称峰值放大器，通常为C类工作状态，当注入端功率较小时副放大器106无功率输出，当注入功率增大至副放大器开启时副放大器106输出峰值功率补偿主放大器输出信号的压缩失真；对主、副放大器的输出信号进行90°相位平衡以后在Doherty放大器107合成和输出。
可拆装式延迟件，包括主通道的输入、输出节点，副通道的输入、输出节点。
可拆装式延迟件与信号传输微带线的连接形式是压点连接或桥接。
如图2所示，延迟件与两端微带线的桥接形式，其结构是PCB电路延迟件207与两端B信号传输微带线微带线202为的桥接形式，B金属载体201上接B信号传输微带线202；桥接金属块203和绝缘固定件204组成桥接件，绝缘固定件上设有固定孔208用于固定延迟件；设置0.5mm的空气间隙205有利于方便PCB电路延迟件207的安装并在一定程度上避免热胀冷缩导致的可靠性问题。
如图3所示，延迟件与两端微带线的压点连接形式， 其结构是C金属载体301连接C信号传输微带线302；C信号传输微带线302上接C延迟件304，C延迟件304两端间设有延迟件金属凸块压点303，延迟件304可基于LTCC等共烧陶瓷工艺或PCB电路外加封装的形式实现，延迟件的输入输出端设有金属凸块压点，303的延迟件上设有固定孔305用于固定延迟件。
由于主通道和副通道中放大器幅值-相位（AM-PM）的非线性，以及功分、合成电路中存在的相位失衡，主通道信号和副通道信号之间不可避免地存在一定程度的相位失衡，影响副通道信号对主通道信号压缩失真的补偿效果。当在主、副通道输入端加入可拆装式延迟件后，通过可拆装式延迟件可以灵活地改变主、副通道信号的相位并找到最佳的主、副通道相位均衡状态，同时配合调整主、副放大器的偏置条件使Doherty放大器工作在最佳状态；可拆装式延迟件具有灵活性，大大地减少繁琐的无源元件调试过程，降低调试过程的工作量和挑战性。
本发明是在主、副通道输入端加入可拆装式延迟件来改善主放大器输出信号和副放大器输出信号的相位均衡，同时配合调整主、副放大器的偏置条件使Doherty放大器工作在最佳状态，达到改善Doherty放大电路的线性度和功率附加效率的效果。类似于图1所示拓扑结构的其它电路形式如在主、副通道输出端加入可拆装式延迟件，或者在多个信号节点同时加入可拆装式延迟件等，都属于本发明的内容。
Claims (5)
1.利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其特征是输入信号接入功率分配器的输入端，采用lange桥、正交混合网络电路形式，输入信号通过功率分配器一分为二，两路信号相位差为90度；经信号传输微带线进入可拆装式延迟件，通过在信号通路中插入不同延迟时间或相位差的延迟件实现对通路中信号相位的调整，可拆装式延迟件可基于微带线实现，或基于电感、电容网络实现，其实现工艺可基于PCB电路、陶瓷电路、LTCC电路，可拆装式延迟件与两端微带线的连接形式采用压点连接、桥接形式；主放大器成载波放大器，它通常为AB类工作状态，副放大器也称峰值放大器，通常为C类工作状态，当注入端功率较小时副放大器无功率输出，当注入功率增大至副放大器开启时，副放大器输出峰值功率补偿主放大器输出信号的压缩失真；对主、副放大器的输出信号进行90°相位平衡以后在Doherty放大器合成和输出。
2.根据权利要求1所述的利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其特征是可拆装式延迟件，包括主通道的输入、输出节点，副通道的输入、输出节点。
3.根据权利要求2所述的利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其特征是可拆装式延迟件与信号传输微带线的连接形式是压点连接或桥接。
4.根据权利要求3所述的利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其特征是所述的可拆装式延迟件与两端微带线的桥接形式，其结构是PCB电路延迟件与两端B信号传输微带线微带线为的桥接形式，B金属载体上接B信号传输微带线；桥接金属块和绝缘固定件组成桥接件；设置0.5mm的空气间隙有利于方便PCB电路延迟件的安装并在一定程度上避免热胀冷缩导致的可靠性问题。
5.根据权利要求3所述的利用拆装式延迟件改善相位均衡的Doherty放大器，其特征是所述的可拆装式延迟件与两端微带线的压点连接形式， 其结构是C金属载体连接 C信号传输微带线；C信号传输微带线上接C延迟件，C延迟件两端间设有延迟件金属压点，延迟件可基于LTCC工艺实现。
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