基于PCB的串联式B-J类连续型Doherty功率放大器

本发明属于放大器，具体地说，是涉及一种基于pcb的串联式b-j类连续型doherty功率放大器。

背景技术：

1、如图1所示，传统doherty放大电路采用1/2*ropt作为合路点的负载阻抗，这使得后匹配网络具有很大的阻抗变换比，使得功放的带宽受到限制。由于大功率功放需要更低的阻抗变换比，所以传统的doherty架构对功率也有很高的限制。

2、以图2所示为代表的串联型doherty虽然扩展了增大了doherty后匹配网络的阻抗[1]，也为负载牵引提供了更高的灵活性，但对doherty的谐波没有进行更宽频带上的处理，也没有更好的解决传输线的色散问题。

3、2009年satoshi kawai等人发表了利用巴伦来做串联功率合成的文章[2]，其拓扑结构如图3所示。

4、图3和图4所示doherty在1.6ghz到2.0ghz的较宽频段内实现了较好的效率，在1.8ghz时在输入功率为15dbm和24dbm下的饱和效率分别达到了57％和34％。这篇文章中的功放采用了和本专利相似的输出匹配网络，也同样利用巴伦作为合路器，但是同样也没能更好的对谐波进行利用。

5、在电子科大何松柏团队发表的一系列文章[3]、[4]、[5]中，作者基于并联型doherty分析了阻抗逆变器色散和峰值功放输出阻抗随频率变化对载波功放视在阻抗的影响，并且提出了利用传输线的色散和峰值功放的输出阻抗的频率响应来实现连续型doherty的基波匹配的方法，也设计了一系列谐波抑制实现谐波的利用和控制，设计了一些连续型b-j类和f类连续型功率放大器，实现了很高的带宽和回退效率。但是这些文章中都是基于传统的并联型doherty架构进行分析和设计，并没有解决后匹配网络阻抗变比对功率和带宽的限制问题。

6、现有技术没有同时解决高功率对合路点阻抗的高要求问题和传输线色散及峰值功放回退时未完全关断对效率和带宽的影响问题。也即没有实现串联式和连续型相结合的doherty功放。

7、[1]a.jundi and s.boumaiza,"a series-connected-load doherty poweramplifier with push–pull main and auxiliary amplifiers for base stationapplications,"in ieee transactions on microwave theory and techniques,vol.68,no.2,pp.796-807,feb.2020,doi:10.1109/tmtt.2019.2953655.

8、[2]s.kawai,y.takayama,r.ishikawa and k.honjo,"a gan hemt dohertyamplifier with a series connected load,"2009asia pacific microwaveconference,singapore,2009,pp.325-328,doi:10.1109/apmc.2009.5385313.

9、[3]weimin shi,songbai he and qiang-an liu,"deign of broadband highlyefficienct doherty power amplifiers by using series of continuous modes,"2016ieee mtt-s international microwave symposium(ims),san francisco,ca,2016,pp.1-4,doi:10.1109/mwsym.2016.7540193.

10、[4]w.shi et al.,"design and analysis of continuous-mode doherty poweramplifier with second harmonic control,"in ieee transactions on circuits andsystems ii:express briefs,vol.68,no.7,pp.2247-2251,july 2021,doi:10.1109/tcsii.2021.3051734.

11、[5]w.shi et al.,"broadband continuous-mode doherty power amplifierswith noninfinity peaking impedance,"in ieee transactions on microwave theoryand techniques,vol.66,no.2,pp.1034-1046,feb.2018,doi:10.1109/tmtt.2017.2749224.

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于pcb的串联式b-j类连续型doherty功率放大器，主要解决高功率对合路点阻抗的高要求问题和传输线色散及峰值功放回退时未完全关断对效率和带宽的影响问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于pcb的串联式b-j类连续型doherty功率放大器，包括输入端接交流信号源的功分器，与功分器的两个输出端对应相连的第一输入匹配网络、第二输入匹配网络，与第一输入匹配网络、第二输入匹配网络分别对应连接的第一偏置与谐波抑制网络、第二偏置与谐波抑制网络，栅极与第一输入匹配网络、第一偏置与谐波抑制网络相连、漏极与第一偏置与谐波抑制网络且源极接地的晶体管q1，栅极与第二输入匹配网络、第二偏置与谐波抑制网络相连、漏极与第二偏置与谐波抑制网络且源极接地的晶体管q2，与晶体管q1的漏极相连且另一端接地的第一1/4波长微带线，与晶体管q2的漏极相连的第二1/4波长微带线，两输入端分别对应连接晶体管q1的漏极和第二1/4波长微带线的另一端的换衡器，以及一端连接于换衡器的输出端且另一端接地的输出电阻r1。

4、进一步地，在本发明中，所述功分器的输入端与交流信号源的输出端之间连接有前匹配网络，所述换衡器的输出端与输出电阻r1之间连接有后匹配网络。

5、进一步地，在本发明中，所述第一偏置与谐波抑制网络包括一端与第一输入匹配网络的输出端相连且另一端接地的电容c1，正极与第一输入匹配网络的输出端相连且负极接地的-2.8v直流源，一端与晶体管q1的漏极相连且另一端接地的电容c2，以及正极与晶体管q1的漏极相连且负极接地的28v直流源；

6、所述第二偏置与谐波抑制网络包括一端与第二输入匹配网络的输出端相连且另一端接地的电容c3，正极与第二输入匹配网络的输出端相连且负极接地的-6.2v直流源，一端与晶体管q2的漏极相连且另一端接地的电容c4，以及正极与晶体管q2的漏极相连且负极接地的32v直流源。

7、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

8、本发明的放大器可以解决传输线色散和峰值功放输出阻抗频率响应对载波功放回退效率的影响问题，进而在宽带内实现对基波良好匹配和对谐波的抑制，并且满足了后匹配网络带宽对低阻抗变比的要求。且该功放在输出功率、回退效率及工作频率等方面都具有良好性能。