專(zhuān)利名稱(chēng)：供電功率注入受調(diào)制包絡(luò)控制的線(xiàn)性微波功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子射頻信號(hào)放大器領(lǐng)域，特別是涉及一供電功率注入受調(diào)制包絡(luò)控制的線(xiàn)性微波功率放大器。
功率放大器，不論其工作頻率范圍如何，都有一重要特性，即具有高的能量效率，能量效率即供給負(fù)載的有用功率與供電源所吸收的功率之比。
改善放大器能量效率的問(wèn)題是如此重要以至一直刺激著尋求各種新的解決方法，不論其具體的工作類(lèi)型如何。
關(guān)于上述問(wèn)題的一些已知的解決方法是從觀(guān)察通常需被放大的聲音和音樂(lè)信號(hào)的幅度在時(shí)間上的特性出發(fā)的。觀(guān)察結(jié)果是上述特性顯示出隨機(jī)出現(xiàn)的幅度尖峰，這種尖峰與較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的較低幅度和中等幅度的信號(hào)相比是短時(shí)的。與幅度尖峰相對(duì)應(yīng)，放大器從電源吸收功率的峰值。放大器的線(xiàn)性的必要條件是要求即使在吸收尖峰的期間也要保持線(xiàn)性，即其電源電壓要保持足夠高，使得放大器件不致造成飽和，因而避免被放大的信號(hào)產(chǎn)生失真。結(jié)果是在信號(hào)的大部分時(shí)間內(nèi)電源電壓總是比實(shí)際需要的高，這樣造成放大器件無(wú)用的耗散，但在尖峰以外的時(shí)間降低電源電壓可以防止這一點(diǎn)。這是大部分已知解決方法的建議，它們提出采用兩個(gè)不同的電源電壓，第一個(gè)電源電壓在吸收尖峰期間使用，而比第一個(gè)低的第二個(gè)電源電壓在某馀的時(shí)間使用。與單電源情況相比，這樣的工作提高了放大器的效率，因?yàn)閷?duì)于供給電阻負(fù)載同樣的功率而言，電源電壓平均是減小了。
聲音信號(hào)幅度時(shí)間上的尖峰特性在受上述基帶信號(hào)幅度調(diào)制的射頻載波中也是存在的。在已調(diào)射頻載波情況下，功率放大問(wèn)題主要是為發(fā)射目的而發(fā)生的。然而在這些情況下，在使用具有兩個(gè)不同電源電壓的放大器時(shí)會(huì)發(fā)生一些問(wèn)題，因?yàn)轭l率遠(yuǎn)高于基帶聲音信號(hào)，例如，在數(shù)字無(wú)線(xiàn)通信中應(yīng)用的功率放大器中頻率落在微波波段。
使用兩個(gè)電源電壓以增加能量效率的放大器的第一個(gè)例子在日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP60-130905中已被描述。在附圖3中示出了使用聯(lián)接在同一負(fù)載RL上的兩對(duì)晶體管Q1，Q2和Q3，Q4的放大器。第一對(duì)晶體管Q1，Q2由兩個(gè)電壓+EL和-EL供給，它按推換電路放大輸入信號(hào)的最低的電平。第二對(duì)晶體管Q3，Q4由兩個(gè)電壓+EH和-EH供給，|EH|＞|EL|。它按同樣的電路結(jié)構(gòu)放大輸入信號(hào)的最高的電平。選擇這對(duì)或那對(duì)晶體管是由輸入信號(hào)電平?jīng)Q定的，如圖4所示。由于電路是完全對(duì)稱(chēng)的，可以將下面的討論只限制于對(duì)正的電平，而對(duì)于負(fù)電平則可由類(lèi)推方法得到對(duì)偶的結(jié)果。于是，當(dāng)輸入電平低于+EL時(shí)，第一個(gè)晶體管Q5激活，并饋電給第一對(duì)的Q1晶體管。晶體管Q9，Q10和Q15組成的電流開(kāi)關(guān)將第二個(gè)晶體管Q6阻斷，Q6的作用是為第二對(duì)的Q3晶體管饋電，因而第二對(duì)保持阻斷。當(dāng)輸入電平超過(guò)+EL時(shí)，電流開(kāi)關(guān)使晶體管Q6和Q3導(dǎo)通，而同時(shí)使Q5和Q1阻斷。
第一例子的放大器的最大缺點(diǎn)和下面馬上要敘述的第二例子的放大器的缺點(diǎn)相同，因而在下面再討論。
雙電源放大器的第二個(gè)例子是在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US4598255-A中公開(kāi)的，其中敘述了一放大器單元，它的組成包括接收輸入信號(hào)及產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)的放大裝置；為該放大裝置提供一相對(duì)低的第一電源電壓的第一裝置；為該放大裝置提供一相對(duì)高的第二電源電壓的第二裝置，以及當(dāng)該放大的輸出信號(hào)電平低于該第一電源電壓時(shí)將該第一裝置與該放大裝置相耦合，且當(dāng)該放大的輸出信號(hào)電平高于該第一電源電壓時(shí)將該第二裝置與該放大裝置相耦合的控制裝置。
上述兩個(gè)例子的放大器的共同巨大缺點(diǎn)是它們完全不適于幅度調(diào)制或者幅度與相位調(diào)制的射頻載波的放大。該缺點(diǎn)是由于與這個(gè)或那個(gè)電源聯(lián)接的切換，或者與其完全等效的方式，將負(fù)載與這個(gè)或那個(gè)放大器的聯(lián)接的切換，是在待放大或者已放大信號(hào)的瞬時(shí)電壓值上發(fā)生的。對(duì)于已調(diào)載波來(lái)說(shuō)這意味著，例如必須以最好情況為幾十兆赫(MHz)而最壞情況為幾吉兆赫(GHz)的頻率切換幾安培的電流。由于適用器件的制造困難和過(guò)高價(jià)格這似乎完全是不實(shí)際的。另外，如果希望真正實(shí)現(xiàn)一放大器在信號(hào)的瞬時(shí)幅度值上在兩個(gè)電源電壓之間切換，首先必須去掉為防止信號(hào)傳入電源而在射頻放大器電源聯(lián)接中通常使用的陷波濾波器。這樣將會(huì)有強(qiáng)大的電磁干擾在電路中傳播，它會(huì)給該放大器的工作帶來(lái)很大危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的是克服上述諸缺點(diǎn)，并提供一放大射頻信號(hào)，特別是微波信號(hào)的線(xiàn)性功率放大器，其電源功率的注入由射頻信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)來(lái)控制，以提高其能量效率。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明的內(nèi)容是一線(xiàn)性射頻信號(hào)放大器，它的組成為一作為功率放大器的第一晶體管，它由一第一電源以電壓+VA通過(guò)串聯(lián)的一二極管和一電感器供電，并由一第二電源以電壓+VB＞+VA通過(guò)一流動(dòng)該第二電源電流的第二晶體管供電。一待放大的射頻信號(hào)RF′in從一定向耦合器取出，并分別通過(guò)一延遲線(xiàn)裝置送到該第一晶體管的輸入及送到后隨有一包絡(luò)放大器的一包絡(luò)檢波器，該包絡(luò)放大器在被放大的包絡(luò)上疊加一連續(xù)電壓+Vreg＜+VA，以得到一輸出信號(hào)VP。該第二晶體管將電壓VP送回到它本身的發(fā)射極。只要VP≤VA，該二極管導(dǎo)通而阻斷該第二晶體管，在此情況下，該放大器的供電電流只來(lái)自該第一電源。
在RF′in的尖峰期間，VP＞+VA而該第二晶體管導(dǎo)通；在此情況下該電感器防止來(lái)自該第二電源的電流尖峰跨過(guò)該二極管的寄生電容到達(dá)該第一電源。RF′in通往第一晶體管的通路中的該延遲線(xiàn)具有一長(zhǎng)度足以使該第一晶體管的輸入信號(hào)的幅度尖峰和該第二電源提供的對(duì)應(yīng)電流尖峰同相，這在權(quán)利要求中被更清楚地予以說(shuō)明。
可以看到，在本發(fā)明的該放大器中，向較高電壓的切換是在調(diào)制包絡(luò)的諸尖峰上發(fā)生的而不是在該射頻信號(hào)的瞬時(shí)幅度值上發(fā)生的。該調(diào)制包絡(luò)是與該射頻信號(hào)的平均功率相關(guān)的，因而它的變化遠(yuǎn)慢于該瞬時(shí)幅度值。這樣仍有可能在與電源的聯(lián)接中使用射頻陷波濾波器和為消滅該射頻干擾負(fù)面效應(yīng)的任何其他必需措施。適用于切換這個(gè)或那個(gè)供電電壓的器件也是較容易找得的。
總之，即使對(duì)于幅度調(diào)制的射頻載波也可以提供雙電源的放大器。
本發(fā)明的該放大器表明有高的能量效率，并在很寬的頻率范圍內(nèi)有極好的線(xiàn)性。其優(yōu)點(diǎn)是可提供可觀(guān)的功率節(jié)約，它意味著可使用不笨重和不昂貴的電源和散熱裝置，因此完全滿(mǎn)足當(dāng)今無(wú)線(xiàn)電設(shè)備特別是用于數(shù)字微波無(wú)線(xiàn)通信的設(shè)備的小型化的要求。另一優(yōu)點(diǎn)是延長(zhǎng)了功率放大器件的使用壽命，這是因?yàn)槠骷仨毶⒊龅臒峁β蕼p小了的效果使器件內(nèi)的溫度降低了。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)可參照附圖以不受其限制的例子由下列具體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明來(lái)得到了解。
唯一的

圖1給出了本發(fā)明的放大器的方框圖和部分線(xiàn)路圖。
參照?qǐng)D1，可看到方框AMP表示本發(fā)明的放大器，它由方框RF-PREAMP(射頻前置放大器)，RIT延遲線(xiàn)，RF-AMP-DISP(射頻放大器DISP)，RIV-INV(RIV包絡(luò)檢測(cè)器)，VIDEO-AMP(視頻放大器)，電源開(kāi)關(guān)PIC-COM，第一電源ALIM-A和第二電源ALIM-B所組成。
該放大器AMP有一輸入門(mén)1，一微波信號(hào)RF′in到達(dá)該處，該信號(hào)經(jīng)功率放大后耦合到輸出門(mén)2成為信號(hào)RFout，該信號(hào)RFout輸出至連接在端2和地之間的負(fù)載Ro上。所述信號(hào)RF′in來(lái)自方框LIN，它表示是一已知型式的預(yù)失真線(xiàn)性化器，它的輸入是一信號(hào)RFin。后者是一64-QAM(正交調(diào)幅)已調(diào)微波載波，但也可以是按照其他幅度調(diào)制方式的任何經(jīng)幅度調(diào)制的射頻信號(hào)，條件是已調(diào)信號(hào)的幅度特性中存在有短持續(xù)時(shí)間的尖峰。更一般地說(shuō)，要求調(diào)制信號(hào)具有高的動(dòng)態(tài)范圍，即具有高的尖峰—平均幅度比。
方框RF-PREAMP是一將低功率電平信號(hào)RF′in放大的已知型式的工作于微波的前置放大器。經(jīng)前置放大的信號(hào)取自一也是已知型式的定向耦合器ACC-DIR，并分別耦合到一延遲線(xiàn)RIT和一包絡(luò)檢波器RIV-INV，兩者都是已知型式的。
該經(jīng)前置放大的信號(hào)經(jīng)該延遲線(xiàn)RIT后到達(dá)該方框RF-AMP-DISP的輸入，RF-AMP-DISP表示是一已知型式并基于使用一源極接地場(chǎng)效應(yīng)晶體管TR1的微波工作的功率放大器。經(jīng)RF-AMP-DISP放大后的信號(hào)藉電容器C耦合到AMP的輸出門(mén)2并由此到負(fù)載Ro。
出現(xiàn)在RIV-INV輸出端的該調(diào)制包絡(luò)到達(dá)一視頻放大器VIDEO-AMP的一輸入端，而其第二個(gè)輸入端加有一直流電壓+Vreg。在VIDEO-AMP的輸出端存在一信號(hào)VP，該信號(hào)到達(dá)包含在方框PIC-COMM中的一雙極型晶體管TR2的基極。
方框PIC-COMM表示是一受該信號(hào)VP的幅度尖峰控制的電源開(kāi)關(guān)，它由TR2以及串聯(lián)的一二極管D和一電感器L組成。具體地說(shuō)該二極管D的正極聯(lián)到提供連續(xù)電壓+VA的第一電源ALIM-A的輸出端，而其負(fù)極聯(lián)到該電感器L的一端，電感器的另一端聯(lián)到TR1的漏極。TR2的集電極聯(lián)到第二電源ALIM-B的輸出端，該第二電源提供一高于電壓+VA的連續(xù)電壓+VB。TR2的發(fā)射極也聯(lián)到TR1的漏極。ALIM-A和ALIM-B都聯(lián)到圖中未示出的一公共電源，它為兩者的工作提供一直流電壓+E。圖1中雖未明顯標(biāo)出，實(shí)際上方框VIDEO-AMP和RF-PREAMP是由ALIM-B供電的，而方框RIV-INV和RIT則不需要供電。
在運(yùn)作中對(duì)該信號(hào)RFin的調(diào)制型式，假如它是QAM型式或其他等效型式，作一些預(yù)先的評(píng)述是有用的。其目的是進(jìn)一步理解現(xiàn)有技術(shù)及本發(fā)明都對(duì)一個(gè)放大器采用兩個(gè)可切換電源電壓的思想的基本假設(shè)。假定待放大的該信號(hào)中有一些隨機(jī)的幅度尖峰其待續(xù)時(shí)間要比較低幅度的較長(zhǎng)平均持續(xù)時(shí)間短。該信號(hào)的這種特性對(duì)于基帶聲音和音樂(lè)信號(hào)或者對(duì)于它們的調(diào)制射頻載波是立刻能理解的，但對(duì)于調(diào)制信號(hào)是一般數(shù)據(jù)的QAM調(diào)制載波便不是能馬上理解的。QAM調(diào)制是數(shù)字信號(hào)的特征，它同時(shí)作用在射頻載波的幅度和相位上。將表現(xiàn)已調(diào)載波的所有可能值的一個(gè)矢量的終端點(diǎn)畫(huà)在一平面中，可以得到這類(lèi)調(diào)制的圖解表示，將所有這些矢量的終端點(diǎn)組成一星座圖，由此可計(jì)算出已調(diào)信號(hào)的峰值功率與平均功率之比，和從此導(dǎo)出的帶寬。例如對(duì)于64-QAM調(diào)制，此比值大致為6dB，而其頻帶從零延伸到大致40MHz。
由上可以得到的一個(gè)結(jié)果是處理QAM信號(hào)的放大器，特別是對(duì)于大部分調(diào)制電平，必須具有很好的線(xiàn)性以不致使星座失真從而造成解調(diào)誤差。在這些場(chǎng)合下線(xiàn)性化器LIN就成為必不可少的。為此目的，可以無(wú)約束地使用以同一申請(qǐng)人名字提出的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)NO.91200799.4中描述的線(xiàn)性化器。該線(xiàn)性化器的輸出端的該信號(hào)RF′in具有輕微的幅度和相位預(yù)失真，它和TR1所引入的失真大小相等符號(hào)相反。至于由GaAsFET TR1(砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)管TR1)所引入的失真，在下面將給出一些數(shù)值。
繼續(xù)運(yùn)作過(guò)程的評(píng)述，由圖1可見(jiàn)，該預(yù)放大后的信號(hào)RF′in沿兩條不同的路線(xiàn)傳送，沿第一條路線(xiàn)它經(jīng)延遲線(xiàn)RIT后直接被引導(dǎo)到該GaAsFETTR1的柵極，而沿第二條路線(xiàn)它被引導(dǎo)到提取調(diào)制包絡(luò)的該包絡(luò)檢波器RIV-INV，隨后由VIDEO-AMP適當(dāng)?shù)胤糯?，并以一已知方式疊加于該電壓+Vreg上以得到該信號(hào)VP。該信號(hào)VP由TR2在TR1的漏極和源極之間取回，并且在TR2導(dǎo)通時(shí)組成TR1的偏置電壓VDS?？傊?，RF′in的總的幅度尖峰沿著兩條不向的路線(xiàn)到達(dá)TR1，其中第一條通過(guò)包含在該射頻信號(hào)中的尖峰，第二條通過(guò)包含在調(diào)制包絡(luò)中的尖峰。
在去TR1的第一條路線(xiàn)上的延遲線(xiàn)RIT用以補(bǔ)償?shù)诙l路線(xiàn)上存在的較大延遲，從而在該GaAsFET TR1輸入端上的RF′in幅度尖峰和包含在由TR2復(fù)現(xiàn)的電壓VP中的RF′in包絡(luò)的對(duì)應(yīng)幅度尖峰成同相。兩條路線(xiàn)上的不同延遲主要是由于不同的路徑長(zhǎng)度造成的，但也計(jì)算了第二路線(xiàn)上由方框ACC-DIR，RIV-INV，VIDEO-AMP和TR2所引入的延遲。
方框VIDEO-AMP表示是可以線(xiàn)性地放大直流和交流信號(hào)的已知型式的任何放大器，其頻率在該調(diào)制包絡(luò)的主要頻帶內(nèi)。實(shí)際中該包絡(luò)信號(hào)的頻帶不會(huì)超過(guò)60MHz，不過(guò)使用一傳遞函數(shù)在相當(dāng)寬的頻帶內(nèi)，例如從0到200MHz，具有恒定幅度和線(xiàn)性相位的線(xiàn)性放大器作為VIDEO-AMP是有利的，其特點(diǎn)是有較小的輸入/輸出延遲從而可以用較短的延遲線(xiàn)RIT來(lái)補(bǔ)償。
至此詳細(xì)列舉了在圖1中的原始方框圖已足以以充分方式敘述了為本發(fā)明要點(diǎn)的發(fā)明。在任何情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員都可以引入所有已知的通常可很好工作于這種電路的那些現(xiàn)有技術(shù)，諸如電源線(xiàn)上的陷波濾波器，對(duì)于調(diào)制包絡(luò)信號(hào)的耦合濾波器，微波信號(hào)的輸入和輸出濾波器，晶體管TR1和TR2的偏置網(wǎng)絡(luò)等等。尤其是該晶體管TR2甚至可以是一FET，在此情況下需要改變?cè)撾妷?Vreg使得該電壓VP為供給該FET TR2的偏置電壓VGS。
對(duì)于晶體管TR1過(guò)去采用Fujitsu GaAsFET FLM3742-25DA，當(dāng)以標(biāo)稱(chēng)電壓VDS＝10V和標(biāo)稱(chēng)電流IDS＝6.2A極化時(shí)，它可在3.7GHz到4.2GHz之間的整個(gè)頻率范圍內(nèi)供出25W的功率。確定工作點(diǎn)的標(biāo)稱(chēng)值一般是由器件制造廠(chǎng)商提供的，以使器件有最大的射頻輸出并保證器件有足夠的可靠性。
本發(fā)明所基于的主要考慮源自實(shí)驗(yàn)觀(guān)察，它表明GaAsFET TR1的擴(kuò)散矩陣的參數(shù)S與低于標(biāo)稱(chēng)值某一范圍的工作點(diǎn)電壓VDS和電流IDS略微有關(guān)。因而對(duì)于低的輸入信號(hào)RF′in可以用大約一半的標(biāo)稱(chēng)值電壓VDS和大約40％的IDS來(lái)偏置該GaAsFET，對(duì)放大后的信號(hào)僅引入輕微的失真，但保留有可觀(guān)的供給功率。在該例子情況下，當(dāng)該GaAsFET TR1以VDS＝5V和IDS＝4A替代標(biāo)稱(chēng)值10V和6.2A作偏置時(shí)，由所作的測(cè)試，其增益只改變了0.2dB而相位改變了2°。
以上的陳述同樣適用于其他類(lèi)型的器件，例如工作于低于微波頻率的標(biāo)準(zhǔn)FET或雙極型晶體管，這樣就可以將本發(fā)明的該放大器的工作推廣到不同的頻率范圍。
由以上對(duì)TR1工作點(diǎn)和對(duì)AMP工作的陳述，電壓+VA可以設(shè)在7.5V而+VB設(shè)在14V。從ALIM-A取得的平均電流IDS＝4A是由TR1的偏置網(wǎng)絡(luò)確定的，從ALIM-B吸收的平均電流對(duì)于一64-QAM信號(hào)來(lái)說(shuō)約為0.5A，電感器L的值為50μH。
根據(jù)所提供的那些偏置值可以計(jì)算出優(yōu)于采用單電源給出廠(chǎng)商指定的TR1標(biāo)稱(chēng)偏置值的常規(guī)情況的功率節(jié)省。在該例子中，由電源吸收的總功率為(7.5×4)＋(14×0.5)＝37.5W，而在常規(guī)情況下吸收的功率不少于10×6.2＝62W，功率節(jié)省為62－37.5＝24.5W，其百分比為(24.5/62)×100＝39.5％。
分析該放大器AMP對(duì)變化信號(hào)的工作是有用的，首先對(duì)慢變化的輸入信號(hào)，隨后對(duì)快變化的信號(hào)。注意對(duì)慢變化的信號(hào)是用來(lái)處理幅度調(diào)制載波(QAM)的，這時(shí)該包絡(luò)變化緩慢，因此該電感器L可認(rèn)為是短路，而該二極管D是理想的。還必須假定該電源ALIM-B可為GaAsFET TR1提供標(biāo)稱(chēng)電流6.2A。在此假設(shè)下，可以看到當(dāng)該電壓VP超過(guò)+VA時(shí)，TR2開(kāi)始導(dǎo)通。在此情況下，由于TR2充當(dāng)發(fā)射極跟隨器，該電壓VP取回到TR1的漏極，組成TR1的偏置電壓VDS，它隨該信號(hào)RF′in的調(diào)制包絡(luò)變化。TR2的導(dǎo)通和該二極管D的阻斷以及電源ALIM-A的隔絕是一致的，并在此情況下尖峰電流完全來(lái)自ALIM-B。由于VP是該電壓+Vreg和由VIDEO-AMP放大的該信號(hào)RF′in的包絡(luò)電壓的總和，TR2導(dǎo)通的上限在電壓+Vreg上。的確，假設(shè)該信號(hào)RF′in不存在，Vp＝+Reg，在此情況下，電壓+Reg的最高值不應(yīng)使TR2導(dǎo)通，因此該GaAsFET TR1的電流IDS完全來(lái)自電源ALIM-A。在實(shí)際中，在只涉及以上說(shuō)明時(shí)+Vreg應(yīng)從不超過(guò)約為+VA的值。然而，這個(gè)值是不適用的，因?yàn)楫?dāng)該信號(hào)RF′in存在時(shí)，對(duì)于該包絡(luò)信號(hào)的非常低的電平，TR2將導(dǎo)通，于是無(wú)法鑒別該信號(hào)RF′in的低幅度和尖峰幅度電平去控制由電源ALIM-B的功率注入。必須對(duì)+Vreg設(shè)置一下限，這樣為了上述的鑒別，使該晶體管TR2開(kāi)始導(dǎo)通的VP的幅度對(duì)應(yīng)于一預(yù)置的閾值。因而為該電壓+Vreg提供圖中未表明的控制裝置。
再一次從頭開(kāi)始，即討論慢變化包絡(luò)信號(hào)，VIDEO-AMP的增益，必須使傳遞到TR2發(fā)射極的該電壓VP在包絡(luò)幅度尖峰上不超過(guò)廠(chǎng)商設(shè)定的TR1的VDS標(biāo)稱(chēng)值10V。
現(xiàn)在分析該放大器AMP對(duì)于快變化輸入信號(hào)的性能，在此情況下，該電感器L不能再認(rèn)為是短路的，而該二極管不再認(rèn)為是理想的。
對(duì)于64-QAM調(diào)制的信號(hào)RF′in，上述鑒別低幅度和尖峰幅度值的閾值在兩個(gè)方向上很快地通過(guò)，因?yàn)榧夥宓某掷m(xù)時(shí)間仍可非常短，例如20納秒量級(jí)。這種情況對(duì)晶體管TR2不會(huì)造成特別的工作困難。不失真地放大帶寬為200MHz或更寬的信號(hào)，因而可以響應(yīng)如此短的幅度尖峰的廉價(jià)晶體管在現(xiàn)在是很容易得到的?？赡艿南拗苼?lái)自二極管D，在不采用電感器L時(shí)，它很難找到，而且價(jià)格昂貴。這種二極管必須能在此尖峰最小持續(xù)時(shí)間的極短時(shí)間內(nèi)切換4A的電流。該電感器L具有50μH的值，它足以切斷TR2提供的快速電流尖峰通向ALIM-A，不然的話(huà)它將跨過(guò)與該二極管D的結(jié)并聯(lián)的寄生電容并由于A(yíng)LIM-A電壓較低而到達(dá)ALIM-A。這樣，該二極管D可以較慢地達(dá)到阻斷狀態(tài)因而不再是一荷刻而昂貴的元件。該電感器L的作用要比一簡(jiǎn)單的阻塞電感器更復(fù)雜，實(shí)際上對(duì)快速供電電流尖峰來(lái)說(shuō)它還起“飛輪”的作用，因?yàn)樗蓙?lái)自ALIM-A的吸收能量充電，而只要TR2還沒(méi)有達(dá)到完全導(dǎo)通它就一直支持著提供尖峰電流，于是防止在兩電源之間瞬間的切換，這在任何情況下是難以實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種幅度調(diào)制或幅度和相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，該射頻信號(hào)具有持續(xù)時(shí)間比低幅度值的較長(zhǎng)平均持續(xù)時(shí)間更短的幅度尖峰，它包括接收所述射頻信號(hào)并將其耦合到射頻放大裝置的裝置；為該放大裝置提供一相對(duì)低的電源電壓的第一供電裝置；為該放大裝置提供一相對(duì)高的電源電壓的第二供電裝置；以及聯(lián)接所述第一或第二供電裝置到該放大裝置的聯(lián)接與控制裝置，其特征在于—所述接收與耦合裝置(ACC-DIR，RIT)將射頻信號(hào)(RF′in)在第一支路上耦合到所述放大裝置(RF-AMP-DISP)以及在第二支路上耦合到所述聯(lián)接與控制裝置(RIV-INV，VIDEO-AMP，PIC-COMM)，—所述聯(lián)接與控制裝置鑒別所述射頻信號(hào)(RF′in)調(diào)制包絡(luò)的低幅度與尖峰幅度，并在有該包絡(luò)的該低幅度值存在時(shí)將該第一供電裝置(ALIM-A)聯(lián)到該放大裝置(RF-AMP-DISP)，而在有包絡(luò)幅度尖峰存在時(shí)將該第一供電裝置(ALIM-A)與該放大裝置斷開(kāi)并同時(shí)將該第二供電裝置(ALIM-B)聯(lián)到該放大裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述接收與耦合裝置(ACC-DIR，RIT)包括一將該射頻信號(hào)(RF′in)耦合到該第一和第二支路的定向耦合器(ACC-DIR)以及一插在該第一支路的延遲線(xiàn)(PIT)，該延遲線(xiàn)(RIT)使在該放大裝置(RE-AMP-DISP)輸入端的該射頻信號(hào)的該幅度尖峰與來(lái)自該第二供電裝置(ALIM-B)的相應(yīng)電流尖峰同相。
3.按照權(quán)利要求1所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述鑒別該調(diào)制包絡(luò)的低幅度值與尖峰幅度值的聯(lián)接與控制裝置(PIC-COMM)包括—二極管裝置(L，D)，它在有該包絡(luò)的低幅度存在時(shí)將該第一供電裝置(ALIM-A)聯(lián)到該放大裝置(RF-AMP-DISP)，以及—一晶體管(TR2)，它在有該包絡(luò)的幅度尖峰存在時(shí)將該第二供電裝置(ALIM-B)聯(lián)到該放大裝置(RF-AMP-DISP)并同時(shí)阻斷該二極管裝置(D，L)使該第一供電裝置(ALIM-A)從該放大裝置斷開(kāi)。
4.按照權(quán)利要求3所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述晶體管(TR2)以電壓跟隨器形式聯(lián)接在該第二供電裝置(ALIM-B)與該放大裝置(RF-AMP-DISP)之間，控制該晶體管(TR2)的電壓由一該調(diào)制包絡(luò)的檢波器(RIV-INV)跟隨一放大器(VIDEO-AMP)所提供，該放大器(VIDEO-AMP)將該包絡(luò)放大并疊加在低于該第一供電裝置(ALIM-A)提供的(+VA)的一直流電壓(+Vreg)上，該直流電壓(+Vreg)控制該晶體管(TR2)導(dǎo)通的開(kāi)始，并鑒別該包絡(luò)的該低幅度與尖峰幅度。
5.按照權(quán)利要求3所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述二極管裝置(L，D)由一二極管(D)和一電感器(L)串聯(lián)組成，該電感器(L)具有一電感量足以防止來(lái)自該第二供電裝置(ALIM-B)并與該包絡(luò)的幅度尖峰相對(duì)應(yīng)的短時(shí)電流尖峰跨過(guò)該二極管(D))的寄生電容而到達(dá)該第一供電裝置(ALIM-A)。
6.按照權(quán)利要求3所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述放大裝置(RF-AMP-DISP)包括一優(yōu)先選用的場(chǎng)效應(yīng)射頻功率晶體管(TR1)，其漏極被聯(lián)到屬于所述聯(lián)接與控制裝置(PIC-COMM)的該晶體管(TR2)的發(fā)射極或源極，并且聯(lián)到所述二極管裝置(L，D)的一端，不聯(lián)到所述第一供電裝置(ALIM-A)。
7.按照權(quán)利要求6所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述功率晶體管(TR1)以低于標(biāo)稱(chēng)值的電壓值VDS和電流值IDS作偏置從而可在該放大后信號(hào)(RFout)中得到最大射頻功率輸出而不引入顯著失真。
8.按照上述任何權(quán)利要求所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述射頻信號(hào)(RF′in)是按具有大量調(diào)制電平的圖形調(diào)制的QAM。
9.按照權(quán)利要求8所述的幅度調(diào)制或幅度與相位調(diào)制射頻信號(hào)放大器，其特征在于所述放大器(AMP)前面為一所述射頻信號(hào)(RFin)到達(dá)其輸入端的線(xiàn)性化器(LIN)。
全文摘要
放大器由一GaAsFET組成，一已調(diào)微波輸入信號(hào)QAM到達(dá)該處。本電路起源于觀(guān)察到該FET擴(kuò)散矩陣S參數(shù)與低于標(biāo)稱(chēng)值某一范圍的工作點(diǎn)(V
文檔編號(hào)H03C5/00GK1150504SQ95193487
公開(kāi)日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1995年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月7日
發(fā)明者丹尼利·里卡迪, 安東尼奧·阿比亞蒂, 卡洛·波利 申請(qǐng)人:依塔爾泰爾公司