用于多路径放大器的设计方法和多路径放大器技术

本发明专利技术公开了用于多路径放大器的设计方法和多路径放大器。一种用于设计多路径放大器的方法包括：将具有至少两个放大器分支的放大器级连接到组合器级；将具有多个扫描变量中的一个或多个扫描变量的多个测试信号馈送到放大器级；根据多个测试信号在组合器级的输出处测量输出信号；基于所测量的输出信号，设计用于放大器级的输入网络级的结构；以及将所设计的输入网络级与放大器级组合以创建效率优化的多路径放大器。

Design method and multipath amplifier for multipath amplifier

The invention discloses a design method and a multipath amplifier for a multipath amplifier. Includes a method for design of multi path amplifier: the amplifier stage will have at least two amplifier branches connected to the combiner; will have one or more scan variable multiple scan variable in a plurality of test signal is fed to the amplifier stage; according to a plurality of test signals at the output of measuring the output signal combiner level; output based on the measured signal, designed for amplifier stage input network level structure; and the input network level in combination with the designed amplifier stage to create efficiency optimization of multi path amplifier.

【技术实现步骤摘要】
用于多路径放大器的设计方法和多路径放大器
本专利技术涉及多路径放大器的设计方法和根据这种方法设计的多路径放大器。多路径放大器可以特别地用于多尔蒂(Doherty)或希莱克斯(Chireix)放大器拓扑中，但是也可以应用于其他放大器类型，例如但不限于推挽放大器、平衡放大器或空间组合放大器。这样的多路径放大器可以特别地在发射前端(TxFE)设备中实现，例如在移动通信设备或移动计算设备中使用。
技术介绍
多尔蒂功率放大器架构越来越多地在基站和广播应用中用作更传统的B类放大器的替代品。多尔蒂放大器结构简单，性能高效。然而，尽管其成功，多尔蒂功率放大器架构的可行实现方式在RF带宽方面可能相当有限，这是趋向于更高功率恶化的问题。由于多尔蒂功率放大器架构由于其提高的效率性能而广泛使用，因此线性度和工作带宽通常会恶化。C类偏置峰值放大器可能导致AM-PM失真，从而限制了整个放大器的线性度。此外，用于输出功率的组合器设备通常被认为是可实现的RF带宽的约束因素。多尔蒂功率放大器架构通常用于窄带情况，通常伴有预失真输入电路。具体地在前端应用中，多尔蒂功率放大器架构已经成为准线性架构的选择。随着微波或毫米波空气接口变得越来越普遍，特别是随着5G通信技术的出现，传统使用的放大器类型作为多尔蒂架构的组成部分对其适用性施加了严格的限制，迄今为止已经尝试用不同的方法解决。文献WO2007/117189A1公开了一种用于补偿复合放大器的多个发射分支中的信号失真的方法和系统。文献WO2007/078217A1公开了一种具有非线性驱动功能的失谐复合放大器，其具有随着复合放大器输出电压幅度而变化的相位，并用于将输出电压转变点变换成扩展的输出电压转换区域，以提高复合放大器的效率。文献US2014/0085000A1公开了具有主放大器电路、辅助放大器电路和信号发生装置的多尔蒂型放大器。文献US2015/0116039A1公开了一种具有可调功率分配器的多路放大器系统。文献US8,354,882B2公开了具有用于MMIC集成的优化输入网络的多尔蒂放大器。
技术实现思路
根据本专利技术的公开内容，可以实现用于设计多路径放大器的方法和根据这种方法设计的多路径放大器。具体地，根据本专利技术的第一方面，一种用于设计多路径放大器的方法包括：将具有至少两个放大器分支的放大器级连接到组合器级；将具有多个扫描变量中的一个或多个扫描变量的多个测试信号馈送到放大器级；根据多个测试信号在组合器级的输出端子处测量输出信号；基于所测量的输出信号，设计用于放大器级的输入网络级的结构；以及将所设计的输入网络级与放大器级组合以创建效率优化的多路径放大器。根据本专利技术的第二方面，一种多路径放大器包括：具有至少一个输入端子和至少两个输出端子的输入网络级，至少两个输出端子连接到多路径放大器的相应的放大器分支。根据本专利技术的第一方面所述的方法来设计输入网络级。在一些实施例中，扫描变量包括频率、差分输入幅度、差分输入相位和绝对输入功率中的一个或多个。在一些实施例中，所测量的输出信号包括电流消耗、通道输出功率、相邻通道功率和输出波峰因子中的一个或多个。在一些实施例中，其中测量所述输出信号包括针对所测量的输出信号的边界条件列表检查当前输出信号，以便最小化执行测量所浪费的时间。在一些实施例中，设计输入网络级(2)的结构包括以下项目的一种或多种：一般通用滤波器构建技术，离散滤波器部件合成，分布式滤波器部件合成，环形混合，具有希夫曼移相器的级联环形混合和席夫曼移相器。在一些实施例中，输入网络级的设计包括至少两个输出端子。在一些实施例中，输入网络级的设计包括模拟处理模块。在一些实施例中，输入网络级的设计包括衰减器、差分移相器、功率分配器和混合耦合器中的一个或多个。在一些实施例中，设计输入网络级的结构包括设计具有相对于彼此的功率线性输出的至少两个输出端子。在一些实施例中，输入网络级的设计包括威尔金森(Wilkinson)分配器。本专利技术的一个思想是在开发阶段的早期提供多路径放大器的放大器级和组合器级的硬件原型。这些部件必然受到缺陷和与理想参数的偏差的影响。放大器级和组合器级的硬件原型经受广泛的经验多维测试。测试结果用于随后对输入网络级的设计过程中的不完善性进行补偿。除此之外，存在与这种设计方法和伴随设计的多路径放大器相关联的若干具体优点。输入网络级可以包括诸如功率分配器、混合耦合器、衰减器和/或移相器的各种部件。这些部件可以是无源部件，可以考虑所获得的测试结果来选择这些部件的设计、规格和参数。例如，输入网络级可以被合成以在产生的多路径放大器的输出处重新创建频率上的差分幅度和相位的最佳值。有利的是，可以通过将输入网络级设计考虑适配到放大器级和组合器级的缺陷来实现频域均衡。通过在具有原型放大器级和原型组合器级的截断原型多路径放大器的输入端子处使用矢量信号发生器，在输出端子出使用信号与频谱分析器，可以快速地执行广泛的经验多维测试。可以通过使用快速测试执行软件来驱动快速测量方案。有意地修改输入网络级的设计以具有在频率上不恒定的特性，从而可以允许实现最终设计，该最终设计被定制朝向在放大器级和/或组合器级的给定缺陷下的最佳输出。通过优化输入网络级以适应放大器级和组合器级中的离散可以实现性能改进，从而有效地执行频域均衡。随着多尔蒂概念在5G和其他毫米波频率应用中的推出，这种设计技术变得越来越重要。在这些较高频率下，子电路具有显著增加的电气尺寸的潜力，这反过来可能导致频率分散增加和带宽降低。使用本专利技术的设计方法可以实现的性能增益特别地不受放大器和组合器级的子部件中的模型精度，建模方法或分散效应的限制，而是经验地映射所收集的底层硬件的缺陷，以获得专门设计的输入网络级的硬件部件。因此，最终获得的多路径放大器不需要任何主动控制的元件，因此相应地减小了输入网络级的复杂度。本专利技术的具体实施方案在从属权利要求中阐述。参考下文描述的实施例，本专利技术的这些和其它方面将是清楚的并得以阐明。附图说明将仅通过示例的方式参照附图来描述本专利技术的更多细节、方面和实施例。附图中的元件为了简单和清楚而被示出，并且不一定按比例绘制。图1示意性地示出了根据本专利技术的一些实施例的多路径放大器。图2示出了根据本专利技术的一些其它实施例的用于设计多路径放大器的方法的程序步骤的流程图。在所有附图中，相同的或至少具有相同功能性的元件、特征和部件具有相同的附图标记，除非另有明确说明。具体实施方式图1示意性地示出了多路径放大器10。多路径放大器10可以是采用并联的至少两个放大器分支的任何类型的放大器。多路径放大器10可以例如包括多尔蒂放大器、平衡放大器、推挽放大器或空间组合放大器。多路径放大器10的一般功能是提供由放大器分支中的一个产生的输出电流，该输出电流相对于其驱动信号是不连续的。多尔蒂放大器近年来在变送器前端硬件方面享有复兴。该多尔蒂放大器在文献中的持续存在，包括会议记录和专利数据库，都证明了其优雅性和灵活性。为了实现多尔蒂预期的操作，放大器和组合器应满足两个广泛的条件：(i)由辅助放大器产生的输出电流应具有相对于驱动信号不连续的特定特性；和(ii)组合器(“阻抗逆变器”)的长度应为90度。尽管致力于使三个子电路(即输入网络级2，具有放大器分支4a、4b、4c的放大器级和组合器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于设计多路径放大器(10)的方法(M)，所述方法(M)包括：将具有至少两个放大器分支(4a，4b，4c)的放大器级连接(M1)到组合器级(6)；将具有多个扫描变量中的一个或多个扫描变量的多个测试信号馈送(M2)到放大器级；根据多个测试信号在组合器级的输出处测量(M3)输出信号；基于所测量的输出信号，设计(M4)用于放大器级的输入网络级(2)的结构；以及将所设计的输入网络级(2)与放大器级组合(M5)以创建效率优化的多路径放大器(10)。

【技术特征摘要】
2016.09.14 EP 16188790.61.一种用于设计多路径放大器(10)的方法(M)，所述方法(M)包括：将具有至少两个放大器分支(4a，4b，4c)的放大器级连接(M1)到组合器级(6)；将具有多个扫描变量中的一个或多个扫描变量的多个测试信号馈送(M2)到放大器级；根据多个测试信号在组合器级的输出处测量(M3)输出信号；基于所测量的输出信号，设计(M4)用于放大器级的输入网络级(2)的结构；以及将所设计的输入网络级(2)与放大器级组合(M5)以创建效率优化的多路径放大器(10)。2.根据权利要求1所述的方法(M)，其中所述扫描变量包括频率、差分输入幅度、差分输入相位和绝对输入功率中的一个或多个。3.根据权利要求1所述的方法(M)，其中所测量的输出信号包括电流消耗、通道输出功率、相邻通道功率和输出波峰因子中的一个或多个。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(M)，其中测量(M3)所述输出信号包括针对所测量的输出信号的边界条件列表检查当前输出信号，以便最小化执行测量所浪费的时间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(M)，其中设计(M4)所述输入网络级(2)的结构包括以下项目的一种或多种：通用滤波器构建技术、离散滤波器部件合成、分布式滤波器部件合成、环形混合、具有希夫曼移相器的级联环形混合和希夫曼移相器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(M)，其中所述输入网络级(2)的设计包括至少两个输出端子(3a，3b，3c)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(M)，其中所述输入网络级(2)的设计包括模拟处理模块。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(M)，其中所述输入网络级(2)的设计包括衰减器、差分移相器、功率分配器和混合耦合器中的一个或多个。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：加雷斯·劳埃得，
申请(专利权)人：罗德施瓦兹两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE