具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂(Doherty)功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂(Doherty)功率放大器。其具有用于接收宽带HF信号的输入端(I1，I2；RFin)，所述宽带HF信号(RFin)具有平均功率电平和峰值包络功率电平，以及用于放大输入信号的第一放大器分支，用于放大输入信号的第二放大器分支，平均功率电平和峰值包络功率电平确定波峰因数，第一放大器分支为低功率电平和平均功率电平提供放大，第二放大器分支为峰值包络功率电平提供放大，第一放大器分支的输出经由阻抗变换器(ZT)连接到第二放大器分支的输出，其接点(CN)以直接阻抗匹配的方式连接到负载(Z0)，第一放大器分支和所述第二放大器分支各自具有电源电压，电源电压中的至少一个会随着待放大信号的波峰因数变化而可变，通过两个放大器分支的信号在工作范围内传播延迟相同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂(Doherty)功率放大器。
技术介绍
已经开发了诸如这些基于如W-CDMA、WiMax或LTE的现代无线通信系统用于提供有效使用了频谱的高数据率。这通常是通过用于此目的的多个复合调制类型而获得。应当注意，这些复合调制类型使用具有峰值包络功率(PEP)与平均功率(Pavg)的高PAR(峰值对平均值功率比)处于约6dB至12dB量级的信号。在无线通信技术的很多领域中，传输特性的线性度是核心要求之一。尤其在数字传输系统中，这是极其重要的。在发射机中的非线性度促进不需要的发射，其损害了其他用户或其他传输服务的连接质量。此外，失真是由对用户自身连接质量有负面影响的非线性度引起的。以前，通过相对于平均输出功率选择高频输出阶段的裕度来解决该问题。例如，10dB或更多的输出功率储备(回退，BO)对于确保所需线性度是不常见的。系统的选择参数裕度有许多缺点。一方面，制造成本是较高的。另一方面，功率输出较低，即，当回退增加时发射器效率快速地降低。随着效率降低，功率损耗增加。为了消散所产生的余热，必须提供相称的冷却装置。例如，在基站中不得不安装冷却单元，冷却单元恒定操作降低了基站的
功率平衡，甚至进一步并入了必要的冷却容量。现代基站的效率的典型值因此常会处于个位数百分比范围内。为了解决这个问题，已做过许多努力。尤其已经采用各种方法，如包络消除和恢复、异相或LINC(使用非线性组件的线性放大)、以及有源负载调制。然而，这些方法是复杂的且不能够代替其他功率放大器很容易地整合到现存系统中，而是需要广泛的调适。然而当使用所谓的对称多尔蒂功率放大器时，基于所谓的多尔蒂功率放大器的其他方法展现了仅6dB的回退，从而不能用作具有高回退需要的系统。这只有在所谓非对称多尔蒂功率放大器的情况下才有可能。然而，通常只能通过损害效率，放大和/或带宽才能实现。例如宽带非对称多尔蒂功率放大器，通常可以设想，它们同样提供6dB的数量级的输出功率回退。虽然最近存在用于数字多尔蒂功率放大器的方法是真的，但它们特征仍然在于针对两个相干信号的幅度和相位所需要的独立控制的高度复杂性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种放大器，其可实现在会容易改变的宽带上可用的较高回退，并因此提供适用于不同调制过程的改进的平均效率。该目的通过根据权利要求1的具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂功率放大器来实现。其他有利的实施例特别地构成了从属权利要求的主题。附图说明下面参照附图更详细地解释本专利技术。图1示出了在本专利技术实施例之前的示意性方框图，图2示出了针对阻抗变换器ZT的不同值在以dbm计的输出功率下以百
分比表示的示例性漏极效率，图3示出了针对提供到第一和第二放大器分支的电源电压VD，c/VD，p的不同比率在以dbm计的输出功率下以百分比表示的示例性漏极效率，和图4示出了根据本专利技术的一个实施例的示例性负载调制和相应的漏极电流。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的实施例的示意性方框图。一种具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂(Doherty)功率放大器，具有用于接收至少一个宽带HF信号的至少一个输入端。在图1中，例如，使得宽带HF信号RF可在第一输入端I1和第二输入端I2处获得。宽带HF信号或宽带HF信号RF至少具有平均功率电平(Pavg)和峰值包络功率电平(PEP)，其中平均功率电平与峰值包络功率电平确定了波峰因数C＝PEP/Pavg。可选地，使得宽带HF信号RFin如图1所示通过一个(或多个)功率分配器DIV可用于两个输入端I1和I2。此外，根据本专利技术的序贯宽带多尔蒂功率放大器具有用于放大输入信号的第一放大器，所述第一放大器分支为低功率电平和至少平均功率电平提供放大。例如，在图1上半部分(虚线以上)示出了该放大器分支并且其例如可具体实施为在HEMT(高电子迁移率晶体管)中基于GaN(氮化镓)放大器，如，6-W GaN HEMT。例如，该第一放大器分支可以是载波AB类放大器。此外，根据本专利技术的序贯宽带多尔蒂功率放大器具有用于放大输入信号
的第二放大器分支，所述第二放大器分支为峰值包络功率电平提供放大。例如，在图1下半部分(虚线以下)示出了该放大器分支并且其例如可具体实施为在HEMT(高电子迁移率晶体管)中基于GaN(氮化镓)的放大器，如，10-W GaN HEMT。例如，该放大器分支可以是C类放大器。在根据本专利技术的实施例中，用Zc表示的第一放大器分支的输出在接点CN处经由阻抗变换器ZT连接到用Zp表示的第二放大器分支的输出。尽管阻抗变换器ZT描述为集成元件，但其他变体，特别是阻抗变换器网络也可根据需要被提供。接点CN以直接阻抗匹配的方式连接到负载Z0。第一放大器分支和第二放大器分支各自具有电源电压(控制电压)，电源电压中的至少一个随着待放大的信号的波峰因数变化而可变，由此两个电源电压的比率可以变化。此外，根据本专利技术的序贯多尔蒂功率放大器被具体实施使得通过至少两个放大器分支的信号传播延迟在工作范围内基本上相同。按照这种配置，可以容易地产生500MHz和更大的带宽和至少6dB至12dB以及以上的可调输出功率回退。在根据本专利技术的序贯多尔蒂功率放大器中，第一放大器分支(载波)基本上设计成使得当其以最佳负载操作时在预定输出功率回退下是饱和的。如果输入功率进一步增大，第二放大器分支逐渐接管信号的放大。这种转换通过第一放大器的输出处的阻抗的有源负载调制发生。随着输入功率增加，这种阻抗持续降低，使得第一放大器分支对提供给负载的总功率的有效贡献降低。然后在总配置的最大功率下，第一放大器分支(载波)的贡献相对减小，且大部分输出功率通过第二放大器分支或其他放大器分支。因此，柔性过渡在有源负载调制区域内的第一和第二和/或其他放大器分支之间可相互利用。为了实现此目的，第一放大器分支必须在接点CN处与第二和/或其他放大器分支实际分开。换句话说，阻抗ZT必须相对于第一放大器分支方面的接点CN在饱和状态下是高的。这使得可能组合宽带第一放大器分支和宽带第二放大器分支和/或其他放大器分支，从而使整个大带宽上的所需输出功率回退可用。由于降低的阻抗变换比，根据本专利技术的序贯多尔蒂功率放大器不需要向负载Z0的输出侧配上任何阻抗匹配网络。由于这种阻抗匹配网络具有寄生效应这一的主要特性，这就基本上减小了电路的大小并避免了对可用带宽的负面影响。特别地，通过使用合适的功率分配器DIV，可以确保第一放大器分支可以在饱和状态下操作。为此目的，在本专利技术的一个实施例中，序贯多尔蒂功率放大器可以配备有例如3dB功率分配器DIV，使得两个放大器分支在各自输入端I1和I2处接收相同功率的HF信号RF。从图1的示例性实施例中的接点CN方面来看，关于第一放大器分支的有效阻抗ZC(见图1)的结果是 Z c = Z T 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂(Doherty)功率放大器，具有：至少一个输入端(I1，I2；RFin)，其用于接收至少一个宽带HF信号，其中所述一个宽带HF信号或多个宽带HF信号(RFin)具有至少一个平均功率电平(Pavg)和峰值包络功率电平(PEP)，其中所述平均功率电平(Pavg)和所述峰值包络功率电平(PEP)确定了一个波峰因数C＝PEP/Pavg，第一放大器分支，其用于放大输入信号(I1)，其中所述第一放大器分支为低功率电平和至少所述平均功率电平(Pavg)提供放大，至少一个第二放大器分支，其用于放大输入信号(I2)，其中所述第二放大器分支为所述峰值包络功率电平(PEP)提供放大，其中，所述第一放大器分支的输出经由阻抗变换器(ZT)连接到所述第二放大器分支的输出，其接点(CN)以直接阻抗匹配的方式连接到负载(Z0)，其中，所述第一放大器分支和所述第二放大器分支各自具有电源电压，其中所述电源电压中的至少一个随着待放大信号的波峰因数变化而可变，并且其中，通过所述至少两个放大器分支的信号传播在工作范围内的延迟相同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.05 DE 102013220160.51.一种具有可调输出功率回退的序贯宽带多尔蒂(Doherty)功率放大器，具有：至少一个输入端(I1，I2；RFin)，其用于接收至少一个宽带HF信号，其中所述一个宽带HF信号或多个宽带HF信号(RFin)具有至少一个平均功率电平(Pavg)和峰值包络功率电平(PEP)，其中所述平均功率电平(Pavg)和所述峰值包络功率电平(PEP)确定了一个波峰因数C＝PEP/Pavg，第一放大器分支，其用于放大输入信号(I1)，其中所述第一放大器分支为低功率电平和至少所述平均功率电平(Pavg)提供放大，至少一个第二放大器分支，其用于放大输入信号(I2)，其中所述第二放大器分支为所述峰值包络功率电平(PEP)提供放大，其中，所述第一放大器分支的输出经由阻抗变换器(ZT)连接到所述第二放大器分支的输出，其接点(CN)以直接阻抗匹配的方式连接到负载(Z0)，其中，所述第一放大器分支和所述第二放大器分支各自具有电源电压，其中所述电源电压中的至少一个随着待放大信号的波峰因数变化而可变，并且其中，通过所述至少两个放大器分支的信号传播在工作范围内的延迟相同。2.如权利要求1所述的序贯宽带多尔蒂功率放大器，其特征在于，由所述第一放大器分支检测出的输出阻抗(ZC)对应于以下公式关系：其中BO是指在输出功率回退中的运行模式并且PEP是指峰值包络功率(PEP)下的运行模式，而可以从在各
\t放大器分支饱和的情况下各放大器分支的电流Ip|sat，Ic|sat、各放大器分支各自的电源电压VDD，p，VDD，c和各放大器分支的膝点电压Vk，p，Vk，c推导出。3.如权利要求1或2所述的序贯宽带多尔蒂功率放大器，其特征在于，具有唯一一个输入端和至少一个功率分配器(DIV)，所述输入端用于接收一个或多个宽带HF信号(RF)，所述功率分配器用于将所述一个或多个宽带HF信...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷纳托·内格拉，春映·严，
申请(专利权)人：亚琛工业大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE