專利名稱：一種新型道爾蒂功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型道爾蒂功率放大器。
背景技術(shù)：
與工作在AB類的普通功率放大器相比，經(jīng)典的道爾蒂放大器(Doherty PowerAmplifier, DPA)在功率回退為6dB的情況下，具有較高的性能。因此，該經(jīng)典道爾蒂放大器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中。由于阻抗變換網(wǎng)絡(luò)具有色散特性，因此，該經(jīng)典道爾蒂放大器的頻帶寬度由于阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的存在而受到限制。在此，色散是指阻抗隨著頻率的變換而變化，但通常很難消除?，F(xiàn)有技術(shù)通常有三種方式來解決上述問題:I)采用工作在不同頻率上的DPA，這些DPA保持同樣的性能，然后將這些DPA集成在同一個系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)工作頻率，選擇合適的DPA進(jìn)行工作。然而，這將導(dǎo)致射頻(radio frequency, RF)系統(tǒng)復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體積擴(kuò)大，成本明顯提升。2)采用氮化鉀(GaN)功率晶體管。由于該功率晶體管的帶寬遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的LDMOS技術(shù)，因此，很適合用于帶寬功率放大器中。然而，GaN功率晶體管的產(chǎn)量較低且工藝復(fù)雜，導(dǎo)致該GaN功率晶體管的價格比LDMOS昂貴至少4倍，因此，商業(yè)價值較低。3)采用電源調(diào)制技術(shù)。但由于受現(xiàn)有的電源技術(shù)的限制，無法根據(jù)輸入射頻信號的包絡(luò)來實(shí)時動態(tài)調(diào)整晶體管的工作電壓。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中一種經(jīng)典道爾蒂功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型道爾蒂功率放大器。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種新型道爾蒂功率放大器，其中，該功率放大器包括:-驅(qū)動器；-兩條功率放大路徑，其中，每條功率放大路徑上包括至少一個放大器；-阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述兩條功率放大路徑中的每條功率放大路徑上均包括至少一個移相器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，當(dāng)一條功率放大路徑上包括所述放大器以及所述移相器時，所述放大器以及所述移相器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橐葡嗥?、放大器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述兩條功率放大路徑中的其中一條包括載波放大器，另一條包括峰值放大器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載和所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間包括偶數(shù)個阻抗變換器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述載波放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個阻抗變換器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述阻抗變換器包括四分之一波長阻抗變換器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述峰值放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個相位補(bǔ)償器。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種終端設(shè)備，包括如上述的功率放大器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過改變經(jīng)典道爾蒂功率放大器中的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，從而簡化了該經(jīng)典道爾蒂功率放大器的架構(gòu)，形成了一種新型道爾蒂功率放大器，進(jìn)一步地，改善了該阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的色散特性，提高了該功率放大器的工作頻寬。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中一種經(jīng)典道爾蒂功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的新型道爾蒂功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的新型道爾蒂功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的新型道爾蒂功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；該功率放大器包括驅(qū)動器、兩條功率放大路徑和阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。該功率放大器包括驅(qū)動器。具體地，該驅(qū)動器根據(jù)經(jīng)由外部器件輸入的信號，將其按照控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。兩條功率放大路徑，其中，每條功率放大路徑上包括至少一個放大器。信號經(jīng)由外部器件輸入該兩條功率放大路徑，并經(jīng)由該兩條功率放大路徑上的放大器放大并輸出給其他外部器件，以使其他外部器件能夠?qū)⒃搩蓷l功率放大路徑輸出的功率合成以獲得較高的輸出功率。其中，放大器包括但不限于諸如載波放大器、峰值放大器、射頻放大器、集成放大模塊等多種功率放大器件。阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。該阻抗變換網(wǎng)絡(luò)通過共軛匹配，實(shí)現(xiàn)該功率放大器的最大功率傳輸，改善噪聲系數(shù)，保證該功率放大器的性能。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述兩條功率放大路徑中的每條功率放大路徑上均包括至少一個移相器。其中，移相器可通過多種方式實(shí)現(xiàn)，例如，通過微帶線(microstrip)、|禹合微帶線(coupled microstrip)、集總電感(lumped inductor)、電容和電阻和混合耦合器、芯片等實(shí)現(xiàn)，并且，數(shù)字或模擬移相器均包含在本發(fā)明所述移相器范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述移相器可以是可調(diào)移相器，該可調(diào)移相器能夠調(diào)節(jié)功率放大路徑輸出的相位，以降低因諸如PCB生產(chǎn)工藝、集總元件容差以及放大器本身等原因產(chǎn)生的兩路功率放大路徑的相位偏差。具體地，采用可調(diào)移相器來調(diào)整功率放大路徑上的相位偏差的方式包括但不限于:1)人工調(diào)整可調(diào)移相器，以調(diào)節(jié)功率放大路徑輸出的相位，從而減少該兩條功率放大路徑上的相位偏差；2)由外部調(diào)整設(shè)備監(jiān)控功率放大器的輸出功率,并當(dāng)輸出功率不符合預(yù)定輸出功率標(biāo)準(zhǔn)，如低于預(yù)定輸出功率閾值時，調(diào)整可調(diào)移相器直至輸出功率符合預(yù)定輸出功率標(biāo)準(zhǔn)。例如，當(dāng)輸出功率不符合預(yù)定輸出功率標(biāo)準(zhǔn)時，外部調(diào)整設(shè)備在兩個相反的調(diào)整方向上微調(diào)可調(diào)移相器，并檢測分別往該兩個調(diào)整方向調(diào)整時，輸出功率的變化情況；接著，外部調(diào)整設(shè)備選擇調(diào)整時功率輸出變大的調(diào)整方向進(jìn)一步調(diào)整可調(diào)移相器，直至輸出功率符合預(yù)定輸出功率標(biāo)準(zhǔn)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，當(dāng)一條功率放大路徑上包括所述放大器以及所述移相器時，所述放大器以及所述移相器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橐葡嗥?、放大器。需要說明的是，盡管當(dāng)一條功率放大路徑上包括所述放大器以及所述移相器時，放大器以及移相器依信號傳輸方向的排布順序以移相器、放大器為佳，但移相器在功率放大器中的位置并未以上述實(shí)施例為限，移相器可為放大器的后置器件，或者，集成在放大器中；例如，當(dāng)一條功率放大路徑上包括放大器1、放大器2以及移相器3時,三者依信號傳輸方向的排布順序可為放大器1、移相器3以及放大器2，或者，為放大器1、放大器2以及移相器3。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述兩條功率放大路徑中的其中一條包括載波放大器，另一條包括峰值放大器。在此，載波放大器用于放大提供給該載波放大器輸入端的載波放大器輸入信號，以產(chǎn)生在載波放大器輸出端上提供的載波放大器輸出信號。峰值放大器用于對提供給該峰值放大器輸入端的峰值放大器輸入信號進(jìn)行放大，以產(chǎn)生在峰值放大器輸出端上提供的峰值放大器輸出信號。在此，載波放大器輸入信號、峰值放大器輸入信號可以是電壓信號或電流信號。載波放大器輸出信號、峰值放大器輸出信號可以是電壓信號或電流信號。載波放大器、峰值放大器可以具有不同的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)描述了提供給放大器的相應(yīng)輸入端的輸入信號與提供給該放大器的相應(yīng)輸出端的輸出信號之間的函數(shù)關(guān)系。因此，載波放大器、峰值放大器的線性度可以取決于相應(yīng)的傳遞函數(shù)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載和所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間包括偶數(shù)個阻抗變換器。在此，通過在負(fù)載和所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)中級聯(lián)偶數(shù)個阻抗變換器，以改進(jìn)該阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的色散特性，進(jìn)一步地，提高該功率放大器的工作頻寬。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述載波放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個阻抗變換器。阻抗匹配是無線電技術(shù)中常見的一種工作狀態(tài)，它反映了輸入電路與輸出電路之間的功率傳輸關(guān)系。當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時，將獲得最大的功率傳輸。反之，當(dāng)電路阻抗失配時，不但得不到最大的功率傳輸，還可能對電路產(chǎn)生損害。在此，通過在該載波放大器所在的功率放大路徑上增加至少一個阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)該功率放大電路的阻抗匹配。該載波放大器所在的功率放大路徑上的載波放大器、移相器和阻抗變換器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橐葡嗥鳌⑤d波放大器和阻抗變換器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述阻抗變換器包括四分之一波長阻抗變換器。該四分之一波長阻抗變換器通常由一段長度為λ/4的傳輸線構(gòu)成。優(yōu)選地，對于單一頻率或窄頻帶的阻抗匹配而言，可使用單節(jié)λ/4阻抗變換器提供的帶寬；對寬帶內(nèi)的阻抗匹配而言，可采用雙節(jié)、三節(jié)或多節(jié)λ/4阻抗變換器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一，所述峰值放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個相位補(bǔ)償器。該峰值放大器所在的功率放大路徑上的峰值放大器、移相器和相位補(bǔ)償器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橄辔谎a(bǔ)償器、移相器和峰值放大器。該相位補(bǔ)償器用于補(bǔ)償該峰值放大器所在功率放大路徑的相位延遲(phase delay)，使得該功率放大器的輸出功率滿足飽和功率，如飽和功率為100W(50dBm)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的新型道爾蒂功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。該功率放大器包括驅(qū)動器、兩條功率放大路徑和阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。其中，每條功率放大路徑上包括一個移相器；其中一條包括載波放大器，另一條包括峰值放大器；所述放大器以及所述移相器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橐葡嗥?、放大器。其中，所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載和所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間包括兩個阻抗變換器。其中，所述載波放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個阻抗變換器；所述峰值放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個相位補(bǔ)償器。其中，所述阻抗變換器包括四分之一波長阻抗變換器。該優(yōu)選實(shí)施例通過在該功率放大器的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)中增加一個波長為λ /4的阻抗，以改進(jìn)該阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的色散特性，進(jìn)一步地，提高該功率放大器的工作頻寬。以下給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證該優(yōu)選實(shí)施例中功率放大器的性能的提高:假設(shè)晶體管的功率容量為50W (47dBm)，工作頻率是1800MHz 2200MHz，在AB類工作狀態(tài)下，在功率回退(PAR)為6dB時，典型的效率是32%。通常，在窄帶工作頻率下(1850MHz 1950MHz)，經(jīng)典的道爾蒂功率放大器(⑶PA)的性能為功率容量是100W(50dBm)，在功率回退(PAR)為6dB時，典型的效率是43.7 %。在寬帶工作頻率下(1800MHz 2200MHz)，直接采用這種CDPA將導(dǎo)致在滿足同樣的功率容量的情況下，性能較差，效率的波動范圍從43.7%至29%。然而，該優(yōu)選實(shí)施例中，在窄帶工作頻率下，在滿足100W(50dBm)飽和功率的情況下，與⑶PA相比，效率降低了大概I %，為42.6%。但在寬帶工作頻率的情況下，在同樣的功率容量下，效率的波動范圍從42.6%到36.6%。因此，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在寬頻(1800MHz 2200MHz)情況下，該優(yōu)選實(shí)施例中的功率放大器與CDPA相比，具有更平滑的效率性能，性能改進(jìn)了近8%。本發(fā)明還包括一種終端設(shè)備，該終端設(shè)備包括前述的功率放大器。該功率放大器包括驅(qū)動器、兩條功率放大路徑和阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。其中，每條功率放大路徑上包括至少一個移相器；其中一條包括載波放大器，另一條包括峰值放大器；所述放大器以及所述移相器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橐葡嗥?、放大器。其中，所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載和所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間包括偶數(shù)個阻抗變換器。其中，所述載波放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個阻抗變換器；所述峰值放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個相位補(bǔ)償器。其中，所述阻抗變換器包括四分之一波長阻抗變換器。該終端設(shè)備的輸入信號經(jīng)過該終端設(shè)備所包括的放大器放大之后輸出，實(shí)現(xiàn)了對信號功率的放大。該終端設(shè)備在窄帶工作頻率和寬帶工作頻率下，都具有較高的性能。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此夕卜，顯然“包括” 一詞不排除其他單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。裝置權(quán)利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟件或者硬件來實(shí)現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
權(quán)利要求
1.一種新型道爾蒂功率放大器，其中，該功率放大器包括: -驅(qū)動器； -兩條功率放大路徑，其中，每條功率放大路徑上包括至少一個放大器； -阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器，其中，所述兩條功率放大路徑中的每條功率放大路徑上均包括至少一個移相器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率放大器，其中，當(dāng)一條功率放大路徑上包括所述放大器以及所述移相器時，所述放大器以及所述移相器依信號傳輸方向的排布順序?yàn)橐葡嗥鳌⒎糯笃鳌?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的功率放大器，其中，所述兩條功率放大路徑中的其中一條包括載波放大器，另一條包括峰值放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的功率放大器，其中，所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載和所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間包括偶數(shù)個阻抗變換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的功率放大器，其中，所述載波放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個阻抗變換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的功率放大器，其中，所述阻抗變換器包括四分之一波長阻抗變換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的功率放大器，其中，所述峰值放大器所在的功率放大路徑上包括至少一個相位補(bǔ)償器。
9.一種終端設(shè)備，包括如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的功率放大器。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種功率放大器。該功率放大器包括驅(qū)動器；兩條功率放大路徑，其中，每條功率放大路徑上包括至少一個放大器；阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過改變經(jīng)典道爾蒂功率放大器中的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，從而簡化了該經(jīng)典道爾蒂功率放大器的架構(gòu)，形成了一種新型道爾蒂功率放大器，進(jìn)一步地，改善了該阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的色散特性，提高了功率放大器的工作頻寬。
文檔編號H03F1/07GK103178785SQ20111043100
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者王林, 黎峰, 徐長久 申請人:上海貝爾股份有限公司