利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，包括并聯(lián)連接的主功放模塊和輔助功放模塊，所述主功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的輸入端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的輸出端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的總輸入端之間串聯(lián)連接有相移模塊；所述主功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的總輸出端間還串聯(lián)連接有用于同時(shí)補(bǔ)償在高功率條件下輔助功放模塊的AM?PM失真的雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)，雙均由鐵電結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓。本發(fā)明利用雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)的電磁帶隙特性和慢波效應(yīng)，通過(guò)調(diào)整雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)就可以得到所需要的相位。
【專利說(shuō)明】
利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微波電路領(lǐng)域，具體涉及一種利用雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)的高線性度多爾蒂功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線通訊的發(fā)展和不斷進(jìn)步，整個(gè)無(wú)線系統(tǒng)對(duì)峰均比要求越來(lái)越高，因此功放的線性度顯得越來(lái)越重要，為了獲得較高的線性度，通常采用功放回退、前饋和預(yù)失真等方法，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，為了提高Doherty功放的效率和線性度，N-路和不平衡Doherty功放方案也被研究，然而該方法也比較復(fù)雜，它的尺寸和性能在現(xiàn)在無(wú)線系統(tǒng)基站中的使用將受到很大的限制。Doherty功放中，輔助功放工作于C類，主要的線性失真來(lái)源于輔助功放。小功率條件下，不平衡和N-路Doherty功放方案減小輔助功放的線性失真，但是在高功率條件下的相位失真仍然不能解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，包括并聯(lián)連接的主功放模塊I和輔助功放模塊2，所述主功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的輸入端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的輸出端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的總輸入端之間串聯(lián)連接有相移模塊3;所述主功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的總輸出端間還串聯(lián)連接有用于同時(shí)補(bǔ)償在高功率條件下輔助功放模塊的AM-PM失真的雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)4，雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓。
[0006]5.進(jìn)一步，所述雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)依次排列的叉指結(jié)構(gòu)，每個(gè)叉指結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓;所述叉指結(jié)構(gòu)包括上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)，所述上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個(gè)相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元41，且多個(gè)相互平行的第一條狀叉指電極之間通過(guò)一個(gè)與第一條狀叉指電極相互垂直的第一條狀微帶線42連接;所述第二叉指部分包括多個(gè)相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元411，且多個(gè)相互平行的第二條狀叉指電極之間通過(guò)一個(gè)與第二條狀叉指電極相互垂直的第二條狀微帶線412連接;所述第一條狀叉指部分與第二條狀叉指部分兩兩交錯(cuò)排列;上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)的兩端連接。
[0007]進(jìn)一步，所述多爾蒂功率放大器的主功放模塊、輔助功放模塊和相移模塊設(shè)置于厚度為0.254mm的介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)范圍為2?5，損耗角正切為< 10一3。
[0008]進(jìn)一步，所述雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)采用介電常數(shù)為100且厚度為0.0lmm的鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料。
[0009]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):
[00?0]本發(fā)明在將傳統(tǒng)的多爾蒂(Doherty)功放中主功放的90°補(bǔ)償線用新型的雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)替代，實(shí)現(xiàn)高線性的Doherty功放;通過(guò)改變雙負(fù)鐵電材料的直流偏壓，就能夠調(diào)整主功放的輸出相位和傳輸損耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助功放的相位補(bǔ)償，同時(shí)減少了輸出損耗，提高了多爾蒂(Doherty)功放的效率;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(shuō)明】
[0011]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:
[0012]圖1為本發(fā)明基于雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)的高線性度多爾蒂功率放大器的電路圖；
[0013]圖2為雙負(fù)鐵電材料的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3為叉指結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]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(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]—種利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，包括并聯(lián)連接的主功放模塊I和輔助功放模塊2，所述主功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的輸入端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的輸出端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的總輸入端之間串聯(lián)連接有相移模塊3;所述主功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的總輸出端間還串聯(lián)連接有用于同時(shí)補(bǔ)償在高功率條件下輔助功放模塊的AM-PM失真的雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)4，雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓。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。
[0017]本發(fā)明基于雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)的高線性度多爾蒂功率放大器中采用雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)替代主功放模塊的90°補(bǔ)償線，通過(guò)改變雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)補(bǔ)償輔助功放的90°相位差，使主功放輸出相位延遲90°，正好補(bǔ)償輔助功放的90°延遲，實(shí)現(xiàn)Doherty功放的特性；同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過(guò)靈活調(diào)整雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)的直流供電電壓，來(lái)改變主功放的輸出相位和傳輸損耗。
[0018]如圖2?3所示，所述雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)依次排列的叉指結(jié)構(gòu)，每個(gè)叉指結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓。在本實(shí)施例中，雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)包括三個(gè)鐵電叉指結(jié)構(gòu)，通過(guò)三個(gè)鐵電叉指結(jié)構(gòu)的耦合作用，實(shí)現(xiàn)雙負(fù)材料的相位變化。同時(shí)通過(guò)給雙負(fù)鐵電材料單元不同的直流供電，實(shí)現(xiàn)輸出的相位調(diào)整。
[0019]6.所述叉指結(jié)構(gòu)包括上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)，所述上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個(gè)相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元41，且多個(gè)相互平行的第一條狀叉指單元之間通過(guò)一個(gè)與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線42連接;所述第二叉指電極包括多個(gè)相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元411，且多個(gè)相互平行的第二條狀叉指單元之間通過(guò)一個(gè)與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線412連接;所述第一條狀叉指部分與第二條狀叉指部分兩兩交錯(cuò)排列;上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)的兩端連接。
[0020]所述多爾蒂功率放大器的主功放模塊、輔助功放模塊和相移模塊設(shè)置于厚度為0.254mm的介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)范圍為2?5，損耗角正切為< 10—3;所述雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)采用介電常數(shù)為100且厚度為0.0lmm的鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料。
[0021]在本實(shí)施例中，上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)等效為可變電容，
[0022]該結(jié)構(gòu)的每個(gè)單元包括上下2個(gè)交指微帶傳輸線等效為可變電容，叉指的長(zhǎng)度為1，寬度為W，間隙為S，叉指結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度為y，兩個(gè)叉指結(jié)構(gòu)之間的間距為X。
[0023]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)100，厚度為0.01mm，直流供電電壓120?150伏調(diào)整。通過(guò)仿真確定雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)的內(nèi)部參數(shù)初值分別是，1 = 0.085mm，W = 0.02mm，s = 0.01mm，x = 0.3mm, y = 0.56mm。
[0024]本發(fā)明利用雙負(fù)鐵電材料結(jié)構(gòu)的電磁帶隙特性和慢波效應(yīng)，通過(guò)調(diào)整雙負(fù)鐵電材料的長(zhǎng)度、寬度、間隙和叉指結(jié)構(gòu)的間距，就可以得到所需要的相位。
[0025]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)】
1.一種利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，其特征在于:包括并聯(lián)連接的主功放模塊(I)和輔助功放模塊(2)，所述主功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的輸入端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的輸出端相對(duì)應(yīng)，所述輔助功放模塊的輸入端與多爾蒂功率放大器的總輸入端之間串聯(lián)連接有相移模塊(3);所述主功放模塊的輸出端與多爾蒂功率放大器的總輸出端間還串聯(lián)連接有用于同時(shí)補(bǔ)償在高功率條件下輔助功放模塊的AM-PM失真的雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)(4)，雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，其特征在于:所述雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)依次排列的叉指結(jié)構(gòu)，每個(gè)叉指結(jié)構(gòu)通入可調(diào)的直流偏壓;所述叉指結(jié)構(gòu)包括上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)，所述上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)都包括第一叉指部分和第二叉指部分;所述第一叉指部分包括多個(gè)相互平行且均勻排列的第一條狀叉指單元(41)，且多個(gè)相互平行的第一條狀叉指單元之間通過(guò)一個(gè)與第一條狀叉指單元相互垂直的第一條狀微帶線(42)連接;所述第二叉指部分包括多個(gè)相互平行且均勻排列的第二條狀叉指單元(411)，且多個(gè)相互平行的第二條狀叉指單元之間通過(guò)一個(gè)與第二條狀叉指單元相互垂直的第二條狀微帶線(412)連接;所述第一條狀叉指部分與第二條狀叉指部分兩兩交錯(cuò)排列;上叉指結(jié)構(gòu)和下叉指結(jié)構(gòu)的兩端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，其特征在于:所述多爾蒂功率放大器的主功放模塊、輔助功放模塊和相移模塊設(shè)置于厚度為0.254mm的介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)范圍為2?5，損耗角正切為tgo < 10一3。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用雙負(fù)鐵電材料實(shí)現(xiàn)的高線性度多爾蒂功率放大器，其特征在于:所述雙負(fù)鐵電結(jié)構(gòu)采用介電常數(shù)為100且厚度為0.0lmm的鐵電鈦酸鍶鋇薄膜鐵電材料。
【文檔編號(hào)】H03F1/02GK105871341SQ201610176758
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】趙世巍, 王斌, 郝宏剛
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)