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(fā)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(lián)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(lián)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(lián)連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端通過相移模塊補(bǔ)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(lián)連接有鐵電電容，該鐵電電容連接有可調(diào)的直流偏壓。本發(fā)明通過改變鐵電電容的直流偏壓，就能夠調(diào)整輔助功放的源牽引匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)主功放輸出的增益壓縮失真補(bǔ)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(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微波電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于鐵電電容結(jié)構(gòu)的后失真技術(shù)的高線性度多爾蒂功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通訊的發(fā)展和不斷進(jìn)步，許多調(diào)制方式對(duì)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(dǎo)致功放較低的效率和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。在Doherty (多爾蒂)功放方案中，同時(shí)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(nèi)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(yù)失真的方式，但是預(yù)失真技術(shù)需要大量的數(shù)字電路進(jìn)行配合，微波電路和中頻電路也容易產(chǎn)生信號(hào)的串?dāng)_，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，在現(xiàn)在無線系統(tǒng)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(jié)構(gòu)具有通過調(diào)整直流偏場(chǎng)使材料的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使鐵電電容的容值發(fā)生變化，可以實(shí)現(xiàn)功放匹配電路的可調(diào)。隨著無線通訊系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)可調(diào)性和小型化的不斷要求，采用可調(diào)鐵電電容技術(shù)實(shí)現(xiàn)高線性度Doherty功放將具有廣闊的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)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(jié)構(gòu)具有根據(jù)需求，利用可調(diào)的鐵電電容進(jìn)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(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)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(lián)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(lián)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(lián)連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端通過相移模塊補(bǔ)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(lián)連接有鐵電電容，該鐵電電容連接有可調(diào)的直流偏壓。
[0007]進(jìn)一步，所述鐵電電容包括具有上開口和下開口的內(nèi)開口環(huán)形部、開口向下的外開口環(huán)形部、第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元，所述內(nèi)開口環(huán)形部與外開口環(huán)形部都具有左下開口端部和右下開口端部，所述內(nèi)開口環(huán)形部的左下開口端部與外開口環(huán)形部的左下開口端部連接，所述內(nèi)開口環(huán)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(nèi)開口環(huán)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(duì)設(shè)置，兩弧形部通過并列設(shè)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(jìn)一步，所述第一叉指微帶線單元包括第一叉指結(jié)構(gòu)和第二叉指結(jié)構(gòu)，所述第一叉指結(jié)構(gòu)和第二叉指結(jié)構(gòu)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(gè)相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(gè)相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(cuò)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(jìn)一步，所述第二叉指微帶線單元包括第三叉指結(jié)構(gòu)和第四叉指結(jié)構(gòu)，所述第三叉指結(jié)構(gòu)和第四叉指結(jié)構(gòu)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(gè)相互平行且均勻排列的第三條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第三條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(gè)相互平行且均勻排列的第四條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第四條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(cuò)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(jìn)一步，所述主功率模塊、輔助功率模塊和相移模塊鋪設(shè)于介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板采用Rogers 4350介質(zhì)，介電常數(shù)至5，損耗角正切10—3，厚度0.254mm。
[0011]進(jìn)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(shù)350，厚度0.0lmm0
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0013]本發(fā)明在將傳統(tǒng)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(diào)鐵電電容結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高線性的Doherty功放;通過改變鐵電電容的直流偏壓，就能夠調(diào)整輔助功放的源牽引匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)主功放輸出的增益壓縮失真補(bǔ)償;不需要外加其它復(fù)雜電路，實(shí)現(xiàn)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(qiáng)的實(shí)用性及應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0015]圖1為本發(fā)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(fā)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(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的鐵電電容結(jié)構(gòu)中對(duì)稱叉指微帶線單元結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4為圖3中I處的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)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(lián)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(lián)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(lián)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(lián)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(bǔ)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(lián)連接有鐵電電容4，該鐵電電容連接有可調(diào)的直流偏壓。
[0021]本發(fā)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(jié)構(gòu)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(shù)的方式調(diào)整鐵電電容的容值，從而實(shí)現(xiàn)輔助功放源牽引匹配的靈活調(diào)整;在高功率條件，通過調(diào)整鐵電電容的容值實(shí)現(xiàn)輔助功放的增益擴(kuò)張，補(bǔ)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(shè)于介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板采用Rogers 4350介質(zhì)，介電常數(shù)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(shù)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(nèi)開口環(huán)形部、開口8向下的外開口環(huán)形部、兩個(gè)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(nèi)開口環(huán)形部與外開口環(huán)形部都具有左下開口端部12和右下開口端部13，所述內(nèi)開口環(huán)形部的左下開口端部與外開口環(huán)形部的左下開口端部連接，所述內(nèi)開口環(huán)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(nèi)開口環(huán)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(duì)設(shè)置，兩弧形部通過并列設(shè)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(jié)構(gòu)和第二叉指結(jié)構(gòu)，所述第一叉指結(jié)構(gòu)和第二叉指結(jié)構(gòu)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(gè)相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元21，且多個(gè)相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(gè)相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元211，且多個(gè)相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(cuò)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(fā)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(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。
[0026]在本實(shí)施例中，左右二個(gè)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(zhǎng)度為I，寬度為W，間隙為S。內(nèi)圓環(huán)半徑為R1，外圓環(huán)半徑為R2,圓環(huán)寬度為d。本發(fā)明通過調(diào)整條狀叉指單元的長(zhǎng)度、寬度、間隙和叉指結(jié)構(gòu)之間的間距，就可以得到所需要的相位。
[0027]當(dāng)通帶中心頻率是2.4GHz左右，介質(zhì)基板均采用BST薄膜鐵電材料，介電常數(shù)350，厚度為0.01mm，直流供電電壓150?240伏調(diào)整。通過仿真確定鐵電電容的內(nèi)部參數(shù)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(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(lián)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(lián)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(lián)連接有相移模塊，主功放模塊的輸出端通過相移模塊補(bǔ)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(lián)連接有鐵電電容，該鐵電電容連接有可調(diào)的直流偏壓。2.根據(jù)權(quán)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(nèi)開口環(huán)形部、開口向下的外開口環(huán)形部、第一叉指微帶線單元和第二叉指微帶線單元，所述內(nèi)開口環(huán)形部與外開口環(huán)形部都具有左下開口端部和右下開口端部，所述內(nèi)開口環(huán)形部的左下開口端部與外開口環(huán)形部的左下開口端部連接，所述內(nèi)開口環(huán)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(nèi)開口環(huán)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(duì)設(shè)置，兩弧形部通過并列設(shè)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(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)和第二叉指結(jié)構(gòu)，所述第一叉指結(jié)構(gòu)和第二叉指結(jié)構(gòu)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(gè)相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第一條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(gè)相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第二條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(cuò)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(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)和第四叉指結(jié)構(gòu)，所述第三叉指結(jié)構(gòu)和第四叉指結(jié)構(gòu)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(gè)相互平行且均勻排列的第三條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第三條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(gè)相互平行且均勻排列的第四條狀叉指單元，且多個(gè)相互平行的第四條狀叉指單元之間通過一個(gè)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(cuò)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(jù)權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)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(shè)于介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板采用Rogers 4350介質(zhì)，介電常數(shù)3.48，厚度0.254mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)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(shù)350，厚度0.01mm。
【文檔編號(hào)】H03F1/02GK105915182SQ201610225143
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】趙世巍, 張紅升
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)