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申请/专利权人：南京中兴新软件有限责任公司

摘要：本发明公开了一种基于Doherty功放的功率放大电路，所述功率放大电路包括：Doherty功放电路、微带线和三端口环形器；其中，所述微带线的输入端与所述Doherty功放电路的输出端连接，所述微带线的阻抗与所述Doherty功放电路的输出特征阻抗相等；所述微带线的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述第一端口为所述三端口环形器的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与所述微带线的阻抗相等。本发明还公开了一种装置。

主权项：1.一种基于Doherty功放的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路包括：Doherty功放电路、微带线和三端口环形器；其中，所述微带线的输入端与所述Doherty功放电路的输出端连接，所述微带线的阻抗与所述Doherty功放电路的输出特征阻抗相等；所述微带线的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述第一端口为所述三端口环形器的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与所述微带线的阻抗相等；所述Doherty功放电路包括：功率分配器和放大电路；所述放大电路包括主放大器和与所述主放大器并联的辅放大电路；其中，所述功率分配器的输出端分别与所述主放大器的输入端和所述辅放大电路的输入端连接；所述Doherty功放电路的输出特征阻抗为所述主放大器的最佳效率点阻抗。

全文数据：一种基于Doherty功放的功率放大电路及装置技术领域本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于Doherty功放的功率放大电路及装置。背景技术目前，随着无线通讯市场竞争的日益激烈，基站产品的性能高低成为业内竞争的主要焦点。而功率放大器简称功放作为基站的重要组成部分，直接关系着基站发射信号的质量和通信效果。为了提高传输速率，更加有效地利用频谱资源，现阶段基站广泛采用高峰均比调制方式，因此要求功放在高峰均比的条件下正常工作，不但要满足线性指标要求，同时需要到达较高的工作效率，现阶段Doherty功放配合数字预失真技术DigitalPre-Distortion，DPD可以较好地满足上述要求，因此，Doherty功放成为目前基站应用的研究热点。现有基站采用的Doherty功放102，如图1中所示，由2到多个功放管组成，分为主功放1和辅助功放2至N。输入信号RFin经电桥101分离送入主功放1和辅助功放2至N，分别经各功放管放大后再合成为一路。在这种情况下，当主功放1输出功率较小时，辅助功放2至N处于关断状态，其在功率合成单元的合路点对于主功放1呈现高阻开路状态，而当主功放1输出功率逐渐加大时，辅助功放2至N开始工作，同时对主功放1进行负载调制使主功放1的输出阻抗不断从最高效率点向最大功率点偏移，最终和辅助功放2至N的输出阻抗一起达到最大功率点输出阻抗。故在明确了Doherty功放102的功率分配的前提下，合路阻抗可以被确定，在Doherty功放102的功放管合路输出处通常有四分之一波长的微带合路线103来实现阻抗变换匹配，并通过50欧姆微带线104与三端口阻抗皆为50欧姆的环形器105相连接至功放输出RFout。其中，Doherty功放102的合路阻抗为Z欧姆，合路微带线103的阻抗为X欧姆，微带线104的阻抗为50欧姆。对于以上功率放大电路，由于阻抗变换合路会对功率放大电路带来1％-8％的效率损失，微带合路线103本身具有一定插损，降低功放效率，其频选特性也严重限制Doherty架构带宽，因此，传统的Doherty功放受微带合路线103的长度和频选特性影响较大，且增加布局面积。因此，亟需一种启动系统的技术方案，能够提高Doherty功放电路的效率，同时降低Doherty功放的布局面积。发明内容有鉴于此，本发明实施例希望提供一种基于Doherty功放的功率放大电路及装置，能够提高Doherty功放电路的效率，同时降低Doherty功放的布局面积。本发明实施例的技术方案是这样实现的：一方面，本发明实施例提供一种基于Doherty功放的功率放大电路，所述功率放大电路包括：Doherty功放电路、微带线和三端口环形器；其中，所述微带线的输入端与所述Doherty功放电路的输出端连接，所述微带线的阻抗与所述Doherty功放电路的输出特征阻抗相等；所述微带线的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述第一端口为所述三端口环形器的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与所述微带线的阻抗相等。上述方案中，所述Doherty功放电路包括：功率分配器和放大电路；所述放大电路包括主放大器和与所述主放大器并联的辅放大电路；其中，所述功率分配器的输出端分别与所述主放大器的输入端和所述辅助放大电路的输入端连接。上述方案中，所述辅放大电路包括至少一个辅助放大器。上述方案中，所述Doherty功放电路的输出特征阻抗为所述主放大器的最佳效率点阻抗。上述方案中，当输入所述功率分配器的输入信号小于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为开路状态。上述方案中，当输入所述功率分配器的输入信号大于或等于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为工作状态。上述方案中，所述第一端口通过阻抗匹配处理而得到。上述方案中，所述三端口环形器的输出端口包括第二端口和第三端口，所述第二端口的阻抗为第一设定阻值，所述第三端口的阻抗为第二设定阻值。上述方案中，所述第二端口和所述第三端口通过阻抗匹配处理而得到。另一方面，本发明实施例还提供一种装置，包括：所述装置包括上述基于Doherty功放的功率放大电路。本发明实施例的一种基于Doherty功放的功率放大电路及装置，包括：Doherty功放电路、微带线和三端口环形器；其中，所述微带线的输入端与所述Doherty功放电路的输出端连接，所述微带线的阻抗与所述Doherty功放电路的输出特征阻抗相等；所述微带线的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述第一端口为所述三端口环形器的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与所述微带线的阻抗相等且为Doherty功放电路的主路最佳效率点阻抗；如此，省去了四分之一波长变阻线，去除了Doherty功放电路输出的阻抗变换过程，拓展工作带宽，插损更小，提高整体架构效率，且无额外布局需求。附图说明图1为本发明传统的功率放大电路的结构示意图一；图2为本发明实施例一提供的功率放大电路的结构示意图一；图3为本发明实施例一提供的功率放大电路的结构示意图二；图4为本发明实施例二提供的功率放大电路的结构示意图；图5为传统的三端口环形器与本发明实施例提供的三端口环形器的端口配置的对比示意图；图6为三端口环形器的叠层示意图；图7为传统的三端口环形器与本发明实施例提供的三端口环形器的端口结构的对比示意图；图8为本发明传统的功率放大电路的结构示意图二；图9为本发明实施例三提供的功率放大电路的结构示意图；图10为本发明实施例四提供的装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。实施例一本发明实施例一提供一种基于Doherty功放的功率放大电路，如图2所，所述功率放大电路包括：Doherty功放电路201、微带线202和三端口环形器203；其中，微带线202的输入端与Doherty功放电路201的输出端连接，微带线202的阻抗与Doherty功放电路201的输出特征阻抗相等；微带线202的输出端与三端口环形器203的第一端口连接，所述第一端口为三端口环形器203的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与微带线202的阻抗相等。在一实施例中，如图3所示，Doherty功放电路201包括：功率分配器2011和放大电路2012；放大电路2012包括主放大器和与所述主放大器并联的辅放大电路；其中，功率分配器2011的输出端分别与所述主放大器的输入端和所述辅放大电路的输入端连接。所述辅放大电路包括至少一个辅助放大器。其中，放大器包括放大器1至放大器N，其中，辅放大电路中的辅助放大器为放大器2-放大器N，N1。主放大器和辅助放大器可为不同的放大器。功率分配器2011可为电桥，电桥可为3dB电桥，也可为5dB电桥。通过电桥2011将输入信号分配至放大电路2012中包括主放大器和辅放大电路的各放大器，实现输入信号的分路。各放大器的输出端的输出信号通过各自的匹配及输出线合路连接输入微带线202。微带线202的输出信号输入至三端口环形器的输入接口，经三端口环形器的输出接口输出。在实际应用中，放大电路2012中的各放大器的输出还可包括匹配输出。在一实施例中，Doherty功放电路201的输出特征阻抗为所述主放大器的最佳效率点阻抗。也就是说，Doherty功放电路201的输出特征阻抗为放大电路2012的主路最佳效率点阻抗，即主放大器的最佳效率点阻抗Z。此时，三端口环形器203的输入端口的输入阻抗也为Z。在一实施例中，当输入所述功率分配器的输入信号小于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为开路状态。这里，输入信号RFin小于设定的第一信号阈值的输入信号可称为小信号，当功率分配器的输入信号为小信号时，主放大器为工作状态，输入信号的信号强度不足以使辅放大电路中的辅助放大器工作，辅助放大器呈现开路状态。此时，主放大器在小信号状态小通过输出匹配及相位补偿线直接牵引至最大效率点输出，即Doherty功放呈现最高效率状态。当输入所述功率分配器的输入信号大于或等于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为工作状态。将信号大于或等于设定第二信号阈值的输入信号称为大信号，随着输入信号RFin的强度的变化，电平的提升，主放大器的阻抗增大，辅放大电路的阻抗由无穷大减小，达到最大功率点输出。当Doherty功放达到最大效率点时，此时主放大器和辅放大电路中的各放大器的合路阻抗可为Doherty功放的输出特征阻抗Z。其中，功率放大电路经三端口环形器输出的输出信号为RFout。在本发明实施例中，第一信号阈值可为信号电平阈值，从而通过输入信号的电平的大小来衡量输入信号为小信号还是大信号。三端口环形器203的第一端口为与微带线202连接的输入端口，可通过阻抗匹配处理而得到。其中，阻抗匹配处理可包括微带中心导体变阻匹配处理、局部铁氧体材质变换处理等基于阻抗变换的处理过程，从而基于阻抗变换将第一端口的输入阻抗匹配到输出特征阻抗。三端口环形器203的输出端口包括第二端口和第三端口，所述第二端口的阻抗为第一设定阻值，所述第三端口的阻抗为第二设定阻值，其中，第一设定阻值和第二设定阻值可相同也可不同，可根据实际需求确定。第一设定阻抗可为50欧姆，第二设定阻抗也可为50欧姆。其中，第二端口和第三端口可通过阻抗匹配处理而得到。其中，阻抗匹配处理可包括微带中心导体变阻匹配处理、局部铁氧体材质变换处理等基于阻抗变换的处理过程，从而基于阻抗变换将第二端口的输出阻抗和第三端口的输出阻抗分别匹配到第一设定阻值和第二设定阻值。在本发明实施例中，将Doherty功放的合路输出端连接阻抗与Doherty功放电路的输出特征阻抗相等的微带线，且微带线的输出端与输入端的输入阻抗也为输出特征阻抗的三端口环形器连接，如此，在传统的基于Doherty功放的功率放大电路中，省去了进行阻抗变换的四分之一波长微带合路线，去除了Doherty功放电路输出的阻抗变换过程，拓展工作带宽，插损更小，提高整体架构效率，且无额外布局需求。进一步地，作为功率放大电路的输出端的三端口环形器的输出端为第一设定阻抗和第二设定阻抗，从而可根据实际需求来对功率放大电路的输出阻抗进行设定，以实现功率放大电路与不同的接口标准之间的匹配。实施例二在本发明实施例中，对本发明实施例提供的基于Doherty功放的功率放大电路进行进一步说明。如图4所示，包括功率分配器2011、放大电路2012、微带线202、三端口环形器203。其中，功率分配器2011包括电桥，电桥的输入端接输入信号，两路输出端分别与主放大器的输入和辅放大电路的输入线连接。放大电路2012包括主放大器1，辅助放大单元2-N也就是辅助放大器，各放大器输出端通过各自匹配及输出线合路连接，合路阻抗为Z欧姆。Z欧姆可为给定峰均比回退及功分下的最佳效率的合路阻抗。通过阻抗同为Z的微带线202与三端口环形器203相连。三端口环形器203为异端口阻抗环形器，三端口环形器203的端口1为输入端口，阻抗为Z，2、3端口为输出端口，阻抗为50欧姆。该架构去除了图1中的微带线103输出的阻抗变换过程，即功率回退直接实现大功率状态下，负载调制使主放大器1的输出阻抗不断从最高效率点向最大功率点偏移，最终和辅助放大器2至N一起达到最大功率点输出阻抗，能够降低合路插损，拓展工作带宽，提高整体架构效率。相对于图5a所示的图1所示的功率放大电路中三端口环形器，本发明实施例中的功率放大电路中的三端口环形器的端口配置可如图5b所示，端口1的输入阻抗为Z欧姆，端口2和端口3的输入阻抗分别为50欧姆，从而通过三端口环形器203实现Doherty架构输出与功放外部50欧姆系统输出的互联。可确保在转化实现的基础上，环形器本身基础指标与原始设计环形器一致，达到隔离及驻波保护的作用。三端口环形器203的输入端口采用包括但不限于微带中心导体变阻匹配、局部铁氧体材质变换等方式实现与最大功率点输出一致的阻抗值。三端口环形器203的叠层结构可如图6所示，为金属盒盖、铁氧体基片、微带中心导体、铁氧体基片和金属底座从上至下的叠加，以实现三端口环形器的阻抗匹配，其中，可通过微带中心导体变阻匹配、铁氧体基片材料变换的方式来控制三端口环形器203的端口1的输入阻抗、以及端口2和端口3的输出阻抗。这里，也可通过如图7b所示的增加匹配枝节的方式来对三端口环形器的端口进行阻抗匹配来控制三端口环形器的各端口的阻抗。其中，匹配枝节为图7b相对于图7a所示三端口环形器在端口1上所增加的部分。实施例三在本实施例中，以经典的两路对称Doherty功放为例，对本发明实施例提供的基于Doherty功放的功率放大电路进行进一步说明。图8是基于经典的两路对称Doherty功放的传统的功率放大器的结构，包括功率分配器810、主放大器811、辅助放大器812、合路微带线813、微带线814和三端口环形器815。具体的：功率分配器810可由电桥及其外围电路组成，电桥可以是3dB、5dB或其他规格的电桥，在此不作限定。为了便于说明，本实例中仅以该电桥为3dB电桥为例进行说明。3dB电桥的输入端接输入信号RFin，3dB电桥的两路输出端分别主放大器812和辅助放大器813连接，主放大器812和辅助放大器812的合路阻抗为25欧姆，主放大器811和辅助放大器812直接输出35.36欧姆合路微带线813，合路微带线813的输出直接输入至50欧姆的微带线814进行阻抗变换，经阻抗变换后的输出信号经50欧姆的输入端口进入三端口环形器815，且三端口环形器815的三个端口的阻抗都为50欧姆。其中，PowerMain：PowerPeak＝1:1，PowerMain为主放大器对应的主路功率、PowerPeak为辅助放大器对应的辅助功率，主放大器阻抗Zmain＝50，辅助放大器电阻Zpeak＝50，则主放大器和辅助放大器的合路阻抗Z合为25欧姆，将合路合路微带线813的阻抗X＝aqrt50*25＝35.36欧姆，以使得25欧姆能够转换为50欧姆，以与微带线814的阻抗相匹配。在实际应用中，三端口环形器的第三端口可设置有吸收负载load，以在负载失配的情况下反射能量将沿着环形器的电流传输的方向流到外接的吸收负载上，能量被吸收负载所吸收。图9是基于经典的两路对称Doherty功放的本发明实施例提供的功率放大器的结构，包括功率分配器910、主放大器911、辅助放大器912、微带线913和三端口环形器914。具体的：功率分配器910可由电桥及其外围电路组成，电桥可以是3dB、5dB或其他规格的电桥，在此不作限定。为了便于说明，本实例中仅以该电桥为3dB电桥为例进行说明。3dB电桥的输入端接输入信号RFin，3dB电桥的两路输出端分别与主放大器912和辅助放大器913连接，合路直接输出25欧姆微带线913。主路放大器911在小信号状态下通过输出匹配及相位补偿线直接牵引至最大效率点，合路阻抗为25欧，辅助放大器接入主路处为开路状态；随着信号电平提升，主路输出阻抗增大至50欧，辅路接入主路处阻抗从无穷大变为50欧，最终实现最大功率点输出。较之于图8所示的功率放大器，图9所示的功率放大器省去了四分之一波长变阻线，实现更宽的相对带宽及插损更小。异阻抗环形器端口容易实现，无额外布局需求。由于带内各频点的最大功率点及最大效率点不是一个点，这就要求通过合理的阻抗匹配，使得架构频带内各点在达到最佳效率点的基础上具有足够的饱和功率，且具有更收敛的带内效率离散。实施例四本发明实施例还提供一种装置10，装置10包括基于Doherty功放的功率放大电路11，其中，基于Doherty功放的功率放大电路11包括：Doherty功放电路、微带线和三端口环形器；其中，所述微带线的输入端与所述Doherty功放电路的输出端连接，所述微带线的阻抗与所述Doherty功放电路的输出特征阻抗相等；所述微带线的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述第一端口为所述三端口环形器的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与所述微带线的阻抗相等。所述Doherty功放电路包括：功率分配器和放大电路；所述放大电路包括主放大器和与所述主放大器并联的辅放大电路；其中，所述功率分配器的输出端分别与所述主放大器的输入端和所述辅放大电路的输入端连接。所述辅放大电路包括至少一个辅助放大器。所述Doherty功放电路的输出特征阻抗为所述主放大器的最佳效率点阻抗。当输入所述功率分配器的输入信号小于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为开路状态。当输入所述功率分配器的输入信号大于或等于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为工作状态。所述第一端口通过阻抗匹配处理而得到。所述三端口环形器的输出端口包括第二端口和第三端口，所述第二端口的阻抗为第一设定阻值，所述第三端口的阻抗为第二设定阻值。所述第二端口和所述第三端口通过阻抗匹配处理而得到。在实际应用中，该装置可应用于移动终端、服务器等电子设备，这里，对电子设备的类型不进行任何限制。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

权利要求：1.一种基于Doherty功放的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路包括：Doherty功放电路、微带线和三端口环形器；其中，所述微带线的输入端与所述Doherty功放电路的输出端连接，所述微带线的阻抗与所述Doherty功放电路的输出特征阻抗相等；所述微带线的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述第一端口为所述三端口环形器的输入端口，所述第一端口的输入阻抗与所述微带线的阻抗相等。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Doherty功放电路包括：功率分配器和放大电路；所述放大电路包括主放大器和与所述主放大器并联的辅放大电路；其中，所述功率分配器的输出端分别与所述主放大器的输入端和所述辅助放大电路的输入端连接。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述辅放大电路包括至少一个辅助放大器。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Doherty功放电路的输出特征阻抗为所述主放大器的最佳效率点阻抗。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当输入所述功率分配器的输入信号小于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为开路状态。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当输入所述功率分配器的输入信号大于或等于设定的第一信号阈值时，所述主放大器为工作状态，所述辅放大电路为工作状态。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一端口通过阻抗匹配处理而得到。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三端口环形器的输出端口包括第二端口和第三端口，所述第二端口的阻抗为第一设定阻值，所述第三端口的阻抗为第二设定阻值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二端口和所述第三端口通过阻抗匹配处理而得到。10.一种装置，其特征在于，包括：所述装置包括如权利要求1至9任一项所述的功率放大电路。

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