本发明涉及射频集成电路领域，并且具体地，涉及用于一种应用于移动终端的多赫蒂(doherty)射频功率放大电路。
背景技术：
1、在5g通信系统中(例如移动手机或其他用户设备)中，射频功率放大器是关键模块，射频功率放大器是电量主要消耗单元模块。为了提高频谱利用率以提高通讯速率，越来越复杂的调制方式比如频分正交复用(orthogonal frequency division multiplexing(ofdm))被5g通讯系统采用，其射频信号峰均比(peak to average ratio(par))达7db～9db。功率放大器在进行功率放大时，为了兼顾功放的线性度，射频功率放大器通常回退使用，射频信号峰均比(peak to average ratio(par))越大，为了保证放大信号的线性度，射频功率放大器回退越多，效率相应的也越低，造成整个无线通讯系统效率降低，移动设备电池电量消耗过快，待机时间缩短。
2、目前学术和工业界提高功率放大器效率方案主要分两类：电源调制和负载调制。电源调制即电源包络跟踪(envelope tracking(et))，包络跟踪对电源系统要求比较高，电源电压动态跟随射频信号包络变化，导致包络跟踪对系统比较复杂。相对于包络跟踪(envelope tracking(et))，doherty结构功率放大器是一种负载调制技术，其通过主放大器和辅助放大器配合来改变不同输出功率等级下的负载阻抗，高功率时阻抗比较小，有比较大的功率输出能力，低功率时，阻抗变大，实现高效率，即doherty功率放大器可以有效提高功率放大器的回退效率，提高功放的平均效率。doherty功率放大器广泛应用于基站中，配合数字预失真(digital pre-distortion(dpd))系统，实现高功率，高效率，高线性度。基站中采用的doherty放大器多数情况下采用分立器件搭建，整个功放占用体积大。
3、随着5g到来，通信系统数据传输速进一步提高，5g射频信号的峰均比进一步提高，传统class-ab类功率放大电路效率越来越不能满足移动终端的需求，移动终端对高效率，高线性的功率放大器需越来越强烈。图1是示出了传统的多赫蒂doherty功率放大器结构。参考图1，输入网络采用功分器实现功率分配，四分之一波长线串联辅助通路放大电路输入通路，实现90°相位延迟，传统doherty功率放大器由于四分之一波长线难以集成，很难集成实现小型化。传统功分器加四分之一波长线的方案存在占用空间大、带宽窄以及不易于集成的缺点。
4、此外，相对于3g/4g标准，5g标准信号峰均比更高，移动终端需要的发射功率更高，信号带宽更宽。为了提高5g功率放大器的效率，doherty结构功率放大器逐渐被5g移动终端采用。相对于传统结构功率放大器，传统的doherty功率放大器带宽相对比较窄。n77频段的频率范围为3.3ghz～4.2ghz，如图1所示的现有的应用于移动终端的传统doherty结构功率放大器不能完全覆盖n77频段3.3ghz～4.2ghz的整个带宽范围。在不同频点，传统doherty结构功率放大器的效率相差比较大，不能完全体现doherty结构高效率的优势。
5、因此，期望一种占用空间小，并且频率范围宽的doherty功率放大器。
技术实现思路
1、本发明的技术方案采用基于变压器的输入正交耦合器来取代传统结构的功率分配器和90°延迟线。基于变压器的输入巴伦实现单端转差分，从而在主通路和辅助通路都采用全差分结构，输出网络采用巴伦(balun)结合可变电容器网络实现阻抗变换和功率合成。其在n77频段的整个带宽中可以实现高线性、高效率以及高输出功率。
2、本发明的技术方案结构紧凑，易于集成，占用体积小；此外，其不需要数字预失真辅助，即可实现高线性度信号输出，适用于移动终端设备使用。
3、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，包括：输入正交耦合器，其被配置为接收单端射频输入，并且输出两路正交射频信号，第一输入巴伦，其被配置为接收输入正交耦合器的正交射频信号，并且将所述正交射频信号变换为差分主路信号以提供给主路放大器；第二输入巴伦，其被配置为接收输入正交耦合器的第二路正交射频信号，并且将所述第二路正交射频信号变换为差分辅路信号以提供给辅路放大器；主路放大电路，其被配置为对第一输入巴伦输出的差分主路信号进行放大，并且将放大的差分主路信号提供到四分之一波长变换器；四分之一波长变换器，其被配置为对从主路放大电路输出的差分主路信号进行相位补偿；辅路放大电路，其被配置为对第二输入巴伦输出的差分辅路信号进行放大，并且将放大的差分辅路信号与经过相位补偿的放大的差分主路信号组合，其中，放大的差分主路信号和放大的差分辅路信号中同相的两条信号被分别组合，形成用作输出巴伦模块的输入的组合的差分信号，输出巴伦模块，其包括输出巴伦和可变电容器网络，输出巴伦用于接收组合的差分信号，并且生成单端的射频输出信号，可变电容器网络用于调节多赫蒂射频功率放大器在不同频率下的输出阻抗以及拓展多赫蒂射频功率放大器的带宽。
4、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，输入正交耦合器包括：包括第一绕组和第二绕组的输入变压器、输入电容器以及输入电阻，其中，第一绕组连接在单端射频输入和第一输入巴伦的一个输入端之间，所述输入电容器连接在单端射频输入和第二输入巴伦的一个输入端之间，第二绕组的一端连接在输入电容器与第二输入巴伦的所述一个输入端之间，第二绕组的另一端通过输入电阻接地。
5、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路包括第一级主通路放大器、第二级主通路放大器以及第一级间匹配电路，以及其中，所述辅路放大电路包括第一级辅通路放大器、第二级辅通路放大器以及第二级间匹配电路。
6、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路的第一级间匹配电路包括第一级间匹配变压器，以及所述辅路放大电路的第二级间匹配电路包括第二级间匹配变压器。
7、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，其中，所述四分之一波长变换器由电容器和电感器形成的两个π型lc网络实现，其被配置为对主路放大电路的差分输出信号分别进行90°相位补偿，同时实现不同功率输出时的阻抗调制。
8、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路的第一级主通路放大器包括由第一晶体管和第二晶体管构成的全差分放大器以及第一电容器和第二电容器，其中，第一晶体管用于接收第一输入并且输出第一输出，所述第二晶体管用于接收第二输入并且输出第二输出，并且所述第一电容器被连接在第一输入和第二输出之间，所述第二电容器被连接在第二输入和第一输出之间；以及其中，所述辅路放大电路的第一级辅通路放大器包括由第三晶体管和第四晶体管构成的全差分放大器以及第三电容器和第四电容器，其中，第三晶体管用于接收第三输入并且输出第三输出，所述第四晶体管用于接收第四输入并且输出第四输出，并且所述第三电容器被连接在第三输入和第四输出之间，所述第四电容器被连接在第四输入和第三输出之间。
9、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路和所述辅路放大电路通过bjt晶体管、fet晶体管、mos晶体管中的至少一个来形成。
10、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述输出巴伦包括输入绕组和输出绕组，所述输入绕组包括两个输入端，所述输出绕组包括两个输出端。
11、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第一可变电容器，第一可变电容器连接在输出巴伦的两个输入端之间。
12、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第五电容器，第五电容器连接在输出巴伦的一个输出端与多赫蒂射频功率放大器的射频输出之间。
13、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第二可变电容器，第二可变电容器的一端连接到第五电容器和射频输出之间，第二可变电容器的另一端接地。
14、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第三可变电容器，第三可变电容器连接在输出巴伦的另一个输出端与大地之间。
15、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第四可变电容器，第四可变电容器的一端接地，第四可变电容器的另一端连接到输出巴伦的输入绕组以及电源端。
16、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，可变电容器网络中包括可变电容器，可变电容器包括并联的多个电容器，并联的多个电容器中的至少一个电容器可以通过电容器开关断开或连接，其中，所述多赫蒂射频功率放大器还包括控制单元，所述电容器开关由控制单元根据不同的工作频率控制断开或连接。
17、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，还包括连接在第五电容与射频输出之间的滤波器和改变可变电容器网络的电容值的开关模组，其中，所述滤波器和所述开关模组串联连接。
18、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述输入变压器通过两层金属结构的矩形图案形成。
19、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述输出巴伦通过三层金属结构的图案形成。
20、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，所述四分之一波长变换器中的电感器通过键合线和基板微带线的组合来形成。
21、本发明的一方面提供一种多赫蒂射频功率放大器，其中，包括所述电容器开关以及所述控制单元的所述多赫蒂射频功率放大器通过用于多芯片的多层基板封装进行封装。
1.一种多赫蒂射频功率放大器，包括：
2.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，输入正交耦合器包括：包括第一绕组和第二绕组的输入变压器、输入电容器以及输入电阻，其中，
3.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路包括第一级主通路放大器、第二级主通路放大器以及第一级间匹配电路，以及
4.根据权利要求3所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路的第一级间匹配电路包括第一级间匹配变压器，以及
5.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，其中，所述四分之一波长变换器由电容器和电感器形成的两个π型lc网络实现，其被配置为对放大的差分主路信号分别进行90°相位补偿，同时实现不同功率输出时的阻抗调制。
6.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路的第一级主通路放大器包括由第一晶体管和第二晶体管构成的全差分放大器以及第一电容器和第二电容器，其中，第一晶体管用于接收第一输入并且输出第一输出，所述第二晶体管用于接收第二输入并且输出第二输出，并且所述第一电容器被连接在第一输入和第二输出之间，所述第二电容器被连接在第二输入和第一输出之间；以及
7.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述主路放大电路和所述辅路放大电路通过bjt晶体管、fet晶体管、mos晶体管中的至少一个来形成。
8.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述输出巴伦包括输入绕组和输出绕组，所述输入绕组包括两个输入端，所述输出绕组包括两个输出端。
9.根据权利要求8所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第一可变电容器，第一可变电容器连接在输出巴伦的两个输入端之间。
10.根据权利要求8所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第五电容器，第五电容器连接在输出巴伦的一个输出端与多赫蒂射频功率放大器的射频输出之间。
11.根据权利要求10所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第二可变电容器，第二可变电容器的一端连接到第五电容器和射频输出之间，第二可变电容器的另一端接地。
12.根据权利要求10所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第三可变电容器，第三可变电容器连接在输出巴伦的另一个输出端与大地之间。
13.根据权利要求8所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述可变电容器网络包括第四可变电容器，第四可变电容器的一端接地，第四可变电容器的另一端连接到输出巴伦的输入绕组以及电源端。
14.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，可变电容器网络中包括可变电容器，可变电容器包括并联的多个电容器，并联的多个电容器中的至少一个电容器可以通过电容器开关断开或连接，
15.根据权利要求10所述的多赫蒂射频功率放大器，还包括连接在第五电容与射频输出之间的滤波器和改变可变电容器网络的电容值的开关模组，其中，所述滤波器和所述开关模组串联连接。
16.根据权利要求2所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述输入变压器通过两层金属结构的矩形图案形成。
17.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述输出巴伦通过三层金属结构的图案形成。
18.根据权利要求1所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，所述四分之一波长变换器中的电感器通过键合线和基板微带线的组合来形成。
19.根据权利要求14所述的多赫蒂射频功率放大器，其中，包括所述电容器开关以及所述控制单元的所述多赫蒂射频功率放大器通过用于多芯片的多层基板封装进行封装。
