与线性和高效宽带功率放大器有关的系统和方法技术方案

涉及线性和高效宽带功率放大器的系统和方法。功率放大器(PA)系统可以包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。PA系统还可以包括：Doherty放大器电路，包括耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径。PA系统还可以包括：输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路可以包括：平衡至不平衡(BALUN)电路，其被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年5月13日提交的题为“SYSTEMSANDMETHODSRELATEDTOLINEARANDEFFICIENTBROADBANDPOWERAMPLIFIERS”的美国临时申请No.61/992,842、2014年5月13日提交的题为“CIRCUITS,DEVICESANDMETHODSRELATEDTOCOMBINERSFORDOHERTYPOWERAMPLIFIERS”的美国临时申请No.61/992,843、和2014年5月13日提交的题为“SYSTEMSANDMETHODSRELATEDTOLINEARLOADMODULATEDPOWERAMPLIFIERS”的美国临时申请No.61/992,844的优先权，其公开由此通过引用全文明确合并于此。
本公开一般地涉及射频(RF)功率放大器(PA)。
技术介绍
传统上，已经广泛认为DohertyPA由于尺寸、复杂度和非线性行为而不适用于手持设备中的线性PA应用。实际上，在基站应用中，典型地与DohertyPA一起使用预失真线性化器以满足线性要求。如这里所述的，可以适当处理与DohertyPA相关联的诸如尺寸、复杂度和线性的问题。
技术实现思路
根据一些实现方式，本公开涉及一种功率放大器(PA)系统，包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分；Doherty放大器电路，包括耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径；以及输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路可以包括：平衡至不平衡(BALUN)电路，被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。在一些实施例中，所述PA系统还可包括预驱动器放大器，被配置为在由输入电路接收之前部分放大RF信号。在一些实施例中，输入电路和输出电路中的至少一个可以实现为集总元件电路。在一些实施例中，载波放大路径可以包括载波放大器，并且峰值放大路径可以包括峰值放大器，载波放大器和峰值放大器中的每一个包括驱动器级和输出级。在一些实施例中，输入电路可以包括：修改的Wilkinson功率分割器，其被配置为将DC功率提供至载波放大器和峰值放大器中的每一个。在一些实施例中，DC功率可以通过扼流电感提供至载波放大器和峰值放大器。在一些实施例中，载波放大路径和峰值放大路径中的每一可以包括DC阻挡电容。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器还可以被配置为提供驱动器级和预驱动器放大器之间的阻抗匹配。在一些实施例中，载波放大路径和峰值放大路径中的每一个可以包括LC匹配电路，该LC匹配电路具有沿路径的电容和至地的电感耦合。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器可以被配置为提供期望的相移以补偿或调谐与峰值放大器相关联的AM-PM效应。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器还可以被配置为在载波放大器或峰值放大器的输入提供期望的衰减调节，以补偿或调谐与载波放大器和峰值放大器相关联的AM-AM效应。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器包括：电容，其将第一节点沿载波放大路径耦合至地；以及阻抗，其将第二节点沿峰值放大路径耦合至地。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器还可以包括隔离电阻，实现在第一节点和第二节点之间，该隔离电阻被选择为防止或减小载波放大路径和峰值放大路径之间的源拉动(source-pulling)效应。在一些实施例中，BALUN电路可以包括LCBALUN变换器(transformer)。在一些实施例中，峰值放大器可以被配置为当处于断开状态时表现为短路或低阻抗节点，并且载波放大器可以被配置为当利用LCBALUN变换器时表现为单端放大器，该单端放大器等效于具有串联电感和旁路电容的单段(single-section)匹配网络的单端放大器。在一些实施例中，LCBALUN变换器可以被配置为使得当处于低功率模式时，由载波放大器所见的阻抗增大。在一些实施例中，当处于低功率模式时，由载波放大器所见的阻抗近似翻倍。在一些实施例中，峰值放大器还可以被配置为以与推挽放大器类似的方式操作，在推挽放大器中来自载波放大器的RF电流受来自峰值放大器的RF电流影响。在一些实施例中，推挽操作可以减小偶次谐波(even-harmonics)，从而改进线性。在一些实施例中，LCBALUN变换器可以包括将载波放大器的输出耦合至输出节点的第一路径、以及将峰值放大器的输出耦合至输出节点的第二路径。在一些实施例中，第一路径和第二路径中的每一个可以电感耦合到DC端口，以提供至输出级的DC馈送。在一些实施例中，第一路径和第二路径中的每一个可以包括谐波抑制器。在一些实施例中，谐波抑制器可以包括第二谐波抑制器，其具有到地的LC旁路和串联电感。在一些实施例中，第二路径可以包括旁路电容和串联电容，其被配置为提供对于峰值放大器的输出的相位补偿。在一些实施例中，旁路电容和串联电容中的至少一个可以是表面安装技术(SMT)电容器。在一些实施例中，LCBALUN变换器可以被配置为提供载波放大路径中的减小的损耗，以在回退(back-off)时以及在高功率模式下维持高效率。在一些实施例中，峰值放大器的负载调制可以被配置为使得峰值放大器的阻抗轨迹(impedanceloci)从当峰值放大器处于关断状态时的近似短路运行至当峰值放大器贡献与载波放大器近似相同功率时的最佳负载阻抗。在一些实施例中，输入电路可以是宽带电路，这至少部分是由于被配置为提供宽带相移的超前滞后网络。在一些实施例中，输入电路被配置为当提供宽带性能时，提供对于实际阻抗匹配的电抗性以及载波放大器和峰值放大器之间的隔离。在一些实现方式中，本公开涉及一种用于放大射频(RF)信号的方法，所述方法包括：提供Doherty放大器电路，其具有载波放大路径和峰值放大路径；接收RF信号；将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述第一部分被提供至载波放大路径，所述第二部分被提供至峰值放大路径；以及使用平衡至不平衡(BALUN)电路，组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。在一些实现方式中，本公开涉及一种功率放大器模块。该功率放大器模块可以包括：封装基板，被配置为容纳多个组件；以及功率放大器(PA)系统，在封装基板上实现。所述PA系统可以包括：输入电路，被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。所述PA系统还可以包括Doherty放大器电路，该Doherty放大器电路具有耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径。所述PA系统还可以包括：输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路可以包括：平衡至不平衡(BALUN)电路，被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。该功率放大器模块还可以包括：多个连接器，被配置为提供PA系统和封装基板之间的电连接。在一些实现方式中，本公开涉及一种无线设备，包括：收发器，被配置为生成射频信号；功率放大(PA)模块，与所述收发器通信；以及天线，与PA模块通信，所述天线被配置为促进放大的RF信号的传输。所述PA模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率放大器(PA)系统，包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分；Doherty放大器电路，包含耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径；以及输出电路，耦合至Doherty放大器电路，该输出电路包含平衡至不平衡(BALUN)电路，该BALUN电路被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率放大器(PA)系统，包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分；Doherty放大器电路，包含耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径；以及输出电路，耦合至Doherty放大器电路，该输出电路包含平衡至不平衡(BALUN)电路，该BALUN电路被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。2.如权利要求1所述的PA系统，还包括预驱动器放大器，被配置为在由输入电路接收之前部分放大RF信号。3.如权利要求2所述的PA系统，其中输入电路和输出电路中的至少一个实现为集总元件电路。4.如权利要求2所述的PA系统，其中载波放大路径包含载波放大器，并且峰值放大路径包含峰值放大器，载波放大器和峰值放大器中的每一个包含驱动器级和输出级。5.如权利要求4所述的PA系统，其中输入电路包含修改的Wilkinson功率分割器，该修改的Wilkinson功率分割器被配置为将DC功率提供至载波放大器和峰值放大器中的每一个。6.如权利要求5所述的PA系统，其中DC功率通过扼流电感提供至载波放大器和峰值放大器。7.如权利要求5所述的PA系统，其中载波放大路径和峰值放大路径中的每一个包含DC阻挡电容。8.如权利要求5所述的PA系统，其中修改的Wilkinson功率分割器还被配置为提供驱动器级和预驱动器放大器之间的阻抗匹配。9.如权利要求8所述的PA系统，其中载波放大路径和峰值放大路径中的每一个包含LC匹配电路，该LC匹配电路具有沿所述路径的电容和至地的电感耦合。10.如权利要求5所述的PA系统，其中修改的Wilkinson功率分割器被配置为提供期望的相移以补偿或调谐与峰值放大器相关联的AM-PM效应。11.如权利要求5所述的PA系统，其中修改的Wilkinson功率分割器还被配置为在载波放大器或峰值放大器的输入提供期望的衰减调节，以补偿或调谐与载波放大器和峰值放大器相关联的AM-AM效应。12.如权利要求11所述的PA系统，其中修改的Wilkinson功率分割器包含：电容，其将第一节点沿载波放大路径耦合至地；以及阻抗，其将第二节点沿峰值放大路径耦合至地。13.如权利要求12所述的PA系统，其中修改的Wilkinson功率分割器还包含隔离电阻，实现在第一节点和第二节点之间，该隔离电阻被选择为防止或减小载波放大路径和峰值放大路径之间的源拉动效应。14.如权利要求4所述的PA系统，其中BALUN电路包含LCBALUN变换器。15.如权利要求14所述的PA系统，其中峰值放大器被配置为当处于断开状态时表现为短路或低阻抗节点，并且载波放大器被配置为当利用LCBALUN变换器时表现为单端放大器，该单端放大器等效于具有串联电感和旁路电容的单段匹配网络的单端放大器。16.如权利要求15所述的PA系统，其中LCBALUN变换器被配置为使得当处于低功率模式时，由载波放大器所见的阻抗增大。17.如权利要求16所述的PA系统，其中当处于低功率模式时，由载波放大器所见的阻抗近似翻倍。18.如权利要求15所述的PA系统，其中峰值放大器还被配置为以与推挽放大器类似的方式操作，在推挽放大器中来自载波放大器的RF电流受来自峰值放大器的RF电流影响。19.如权利要求18所述的PA系统，其中推挽操作减小偶次谐波，从而改进线性。20.如权利要求14所述的PA系统，其中LCBALUN变换器包含将载波放大器的输出耦合至输出节点的第一路径、以及将峰值放大器的输出耦合至输出节点的第二路径。21.如权利要求20所述的PA系统，其中第一路径和第二路径中的每一个电感耦合到DC端口，以提供至输出级的DC馈送。22.如权利要求20所述的PA系统，其中第一路径和第二路径中的每一个包含谐波抑制器。23.如权利要求22所述的PA系统，其中谐波抑制器包含具有到地的LC旁路和串联电感的第二谐波抑制器。24.如权利要求20所述的PA系统，其中第二路径包含被配置为提供对于峰值放大器的输出的相位补偿的旁路电容和串联电容。25.如权利要求24所述的PA系统，其中旁路电容和串联电容中的至少一个是表面安装技术(SMT)电容器。26.如权利要求14所述的PA系统，其中LCBALUN变换器被配置为提供载波放大路径中减小的损耗，以在回退时以及在高功率模式下维持高效率。27.如权利要求4所述的PA系统，其中峰值放大器的负载调制被配置为使得峰值放大器的阻抗轨迹从当峰值放大器处于关断状态时的近似短路运行至当峰值放大器贡献与载波放大器近似相同功率时的最佳负载阻抗。28.如权利要求4所述的PA系统，其中输入电路是宽带电路，这至少部分是由于被配置为提供宽带相移的超前滞后网络。29.如权利要求4所述的PA系统，其中输入电路被配置为当提供宽带性能时，提供对于实际阻抗匹配的电抗性以及载波放大器和峰值放大器之间的隔离。30.一种用于放大射频(RF)信号的方法，所述方法包括：提供Doherty放大器电路，其具有载波放大路径和峰值放大路径；接收RF信号；将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述第一部分被提供至载波放大路径，所述第二部分被提供至峰值放大路径；以及使用平衡至不平衡(BALUN)电路，组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。31.一种功率放大器模块，包括：封装基板，被配置为容纳多个组件；功率放大器(PA)系统，在封装基板上实现，所述PA系统包含输入电路，该输入电路被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述PA系统还包含Doherty放大器电路，该Doherty放大器电路具有耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径，所述PA系统还包含耦合至Doherty放大器电路的输出电路，该输出电路包含平衡至不平衡(BALUN)电路，该BALUN电路被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号；以及多个连接器，被配置为提供PA系统和封装基板之间的电连接。32.一种无线设备，包括：收发器，被配置为生成射频(RF)信号；功率放大器(PA)模块，与所述收发器通信，所述PA模块包含输入电路，该输入电路被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述PA模块还包含Doherty放大器电路，该Doherty放大器电路具有耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径，所述PA模块还包含耦合至Doherty放大器电路的输出电路，该输出电路包含平衡至不平衡(BALUN)电路，该BALUN电路被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号；以及天线，与PA模块通信，所述天线被配置为促进放大的RF信号的传输。33.一种信号组合器，包括：Balun变换器电路，具有第一线圈和第二线圈，所述第一线圈实现在第一端口和第二端口之间，所述第二线圈实现在第三端口和第四端口之间，所述第一端口和所述第三端口通过第一电容耦合，所述第二端口和所述第四端口通过所述第二电容耦合，所述第一端口被配置为接收第一信号，所述第四端口被配置为接收第二信号，所述第二端口被配置为产生所述第一信号和所述第二信号的组合；以及终端电路，将第三端口耦合至地。34.如权利要求33所述的信号组合器，其中第一端口被配置为从Doherty功率放大器(PA)接收载波放大的信号，并且第四端口被配置为从DohertyPA接收峰值放大的信号。35.如权利要求34所述的信号组合器，其中终端电路包含电容器。36.如权利要求35所述的信号组合器，其中电容器具有近似等于2乘以π乘以DoertyPA的操作频率乘以耦合至DohertyPA的负载的特征阻抗的乘法倒数的电容。37.如权利要求33所述的信号组合器，其中第一端口被配置为从Doherty功率放大器(PA)接收峰值放大的信号，并且第四端口被配置为从DohertyPA接收载波放大的信号。38.如权利要求37所述的信号组合器，其中终端电路包含电感器。39.如权利要求38所述的信号组合器，其中电感器具有近似等于耦合至DohertyPA的负载的特征阻抗被2乘以π乘以DohertyPA的操作频率除的电感。40.如权利要求33所述的信号组合器，其中所述端口中的第一个和所述端口中的第二个之间的S参数近似等于(1+j)/2。41.如权利要求33所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：RA贝尔特伦利萨拉加，AA利亚林，RA赖斯纳，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US