具有可调阿尔法因数的多赫蒂放大器制造技术

公开了一种具有可调阿尔法因数的多赫蒂放大器。多赫蒂放大器电路具有用以提供可调阿尔法因数的可调阻抗和相位(“TIP”)电路，该可调阿尔法因数允许选择功率附加效率(PAE)曲线，该PAE曲线对于具有不同调制的应用或满足其它标准而言是有用的。实施方式包括具有TIP电路的多赫蒂放大器，该TIP电路提供对阻抗ZINV的可调性(产生可调阿尔法因数)，同时将载波放大器的输出的相位保持在90°(对于选定的极性)±低的相位变化。TIP电路的实施方式包括一个或多个串联连接的TIP单元，该TIP单元包括与可调相位调整电路组合的至少一个TIP电路。在操作中，当调整TIP单元的阻抗时，也进行单元内的调整，以提供回到90°(在选定的极性下)的相移校正。

Multi-Hertz Amplifier with Adjustable Alpha Factor

【技术实现步骤摘要】
具有可调阿尔法因数的多赫蒂放大器
本专利技术涉及电子电路，并且更具体地，涉及射频放大器电路。
技术介绍
许多现代电子系统包括射频(RF)收发器，示例包括个人计算机、平板计算机、无线网部件、电视机、有线系统“机顶”盒、雷达系统以及蜂窝电话。许多RF收发器是相当复杂的双向无线电，其利用一个或更多个信令协议在多个频段中的多个频率上传输和接收RF信号。例如，现代的“智能电话”可以包括RF收发器电路系统，该电路系统能够在不同的蜂窝通信系统(例如GSM和CDMA)、不同的无线网频率和协议(例如2.4GHz的IEEE802.1bg,2.4GHz和5GHz的IEEE802.1n)以及“个人”局域网络(例如基于蓝牙的系统)上进行操作。在便携式电池操作的设备(诸如蜂窝电话)中，RF收发器中的RF功率放大器(PA)消耗设备总电流的很大一部分，因此影响了电池寿命。因此，降低平均PA电流将延长电池寿命并延长“通话时间”，该“通话时间”定义为在电话呼叫或者传输或接收数据时对设备电池进行放电所耗费的时间。根据到基站的距离和信号路径条件，蜂窝电话系统要求手机PA输出一定范围的功率水平。这种系统的效率可以用百分比表示：功率附加效率(poweraddedefficiency，PAE)，定义为(RF功率输出-RF功率输入)÷供应的DC功率；较高的百分比是期望的。已经做出努力使得PAE在全功率水平下最大化，并且在一些系统中(例如GSM蜂窝系统)，PAE已经在全功率下达到50-60％。有意见认为，改进较低功率水平下的PAE也将是有益的，从而增大在多个功率水平下的平均PAE；例如参见DarrenW.Ferwalt，“ABaseControlDohertyPowerAmplifierDesignforImprovedEfficiencyinGSMHandsets”，§1.1和§1.2节，理学学士论文，俄勒冈州立大学，2003年12月10日。正如1940年8月6日发布的美国专利第2,210,028号中描述的，威廉姆·多赫蒂首次开发了在较低功率水平下实现改进的PAE的一种方法。图1A是现有技术的多赫蒂放大器100的简化示意图。多赫蒂放大器100由与峰值放大器104并联耦接的载波放大器102组成；例如，放大器102、104可以是基于MOSFET的电路。在没有相移的情况下将RF输入信号RFIN直接施加至载波放大器102，并且通过四分之一波长传输线L1将RF输入信号RFIN间接施加至峰值放大器104，该四分之一波长传输线L1将RFIN的相位移位-90°。载波放大器102的输出被四分之一波长传输线L2相移-90°，并且与峰值放大器104的输出同相组合，以在负载电阻RL处提供放大的RF输出信号RFOUT。四分之一波长传输线L2也被称为阻抗逆变器并且具有ZINV的特性阻抗(Z0)。在操作中，放大器102、104两者在全功率下开启，而峰值放大器104在低功率水平下关闭。两个放大器102、104被配置为使得随着峰值放大器104的功率输出减少，载波放大器102的负载阻抗增加，以允许负载放大器102在低功率水平下以高效率操作。因此，在减小的功率下的组合效率比单个放大器的效率提高了。常规多赫蒂放大器100的问题是，尽管它们的输出可以被施加至可调阻抗匹配网络以对不同的RF频带提供阻抗匹配，但是它们具有恒定的阿尔法因数，α＝RL/ZINV。例如，图1B是针对以下放大器的、作为输出功率Pout的函数的放大器效率的图150：具有0.25的恒定阿尔法因数的现有技术的多赫蒂放大器(曲线152)，以及具有0.5的恒定阿尔法因数的现有技术的多赫蒂放大器(曲线154)；虚线曲线图156示出了理想B类放大器的特性。对于一些应用，0.25的阿尔法因数可能是优选的，而对于其它应用，0.5的阿尔法因数可能是优选的(当然，可以使用其它阿尔法因数)。常数α不是在不同的调制方案中都是有益的，例如用在蜂窝电话系统(例如，长期演进(LTE)、5GNR、WDCMA、CDMA、GSM等)、WiFiLANS以及其它无线传输系统，特别是那些利用电池供电的收发器的调制方案。这些调制方案具有不同的峰均功率比。放大器必须能够处理峰值功率，但是更频繁地工作在较低平均功率下。这些峰均比目前在0dB到约7dB的范围。对所有这些调制方案采用的单一固定的多赫蒂放大器将在高的峰均比下遭受较低的PAE。因此，需要具有可调阿尔法因数的多赫蒂放大器电路。本专利技术满足这种需要。
技术实现思路
本专利技术的实施方式包括具有可调阻抗和相位电路的多赫蒂放大器电路，以提供可调的阿尔法因数。可调的阿尔法因数允许选择功率附加效率(PAE)曲线，该曲线对于具有不同调制方案的应用或满足其他标准而言是有用的。特别是，可调的阿尔法因数允许调整次级PAE峰值，使得能够对于不同的调制(峰均比)并且也对于平均功率水平来优化总体PAE。实施方式在大范围的功率水平上保持良好的PAE。实施方式包括多赫蒂放大器，其中常规分布的四分之一波长传输线阻抗逆变器被可调阻抗和相位(“TIP”)电路代替。TIP电路的特性是，它提供了阻抗ZINV的可调性(从而得到可调的α＝RL/ZINV)，同时保持载波放大器的输出相位在90°(对于选定的极性)±可接受地低的相位变化。TIP电路的各种实施方式包括一个或多个串联连接的可调相位阻抗单元，该可调相位阻抗单元包括与至少一个可调相位调整电路组合的至少一个可调阻抗电路。在操作中，当对可调阻抗和相位单元的阻抗进行调节时，也进行单元内的调节，以提供回到90°(在选定的极性下)的相移校正。下面的附图和描述中陈述了本专利技术的一个或多个实施方式的细节。根据描述、附图和权利要求会明白本专利技术其它的特征、目标以及优点。附图说明图1A是现有技术的多赫蒂放大器的简化示意图。图1B是针对以下放大器的、作为输出功率Pout的函数的放大器效率的图示：具有0.25的恒定阿尔法因数的现有技术的多赫蒂放大器，以及具有0.5的恒定阿尔法因数的现有技术的多赫蒂放大器；虚线曲线图示出了理想B类放大器的特性。图2是多赫蒂放大器的简化示意图，该多赫蒂放大器提供了具有低相移的可调的阿尔法因数。图3A是可调阻抗和相位电路的第一实施方式的示意图。图3B是可调阻抗和相位电路的第二实施方式的示意图。图4是可调阻抗和相位电路的第三实施方式的示意图。图5A是图2的多赫蒂放大器的示意图，其中代表可调阻抗和相位电路的方框符号已经被图3A中所示类型的一个可调阻抗和相位单元代替。图5B是图2的多赫蒂放大器的修改版本的示意图，其中代表可调阻抗和相位电路的方框符号已经被图4所示类型的一个可调阻抗和相位单元代替。图6是利用表1中示出的值，示出了针对图3A所示类型的模型化可调阻抗和相位单元，对于ZINV的不同值，作为功率输入(Pin)的函数的PAE的图示。图7是示出制造多赫蒂放大器的第一方法的流程图。图8是示出制造多赫蒂放大器的第二方法的流程图。图9是示出制造多赫蒂放大器的第三方法的流程图。相同的标记和名称在不同的附图中表示相同的要素。具体实施方式本专利技术的实施方式包括具有可调阻抗和相位电路以提供可调的阿尔法因数的多赫蒂放大器。可调的阿尔法因数允许选择以下功率附加效率(PAE)曲线：该曲线对于具有不同调制方案的应用或者满足其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括阻抗逆变器的多赫蒂放大器，所述阻抗逆变器包括可调阻抗和相位电路，所述可调阻抗和相位电路在以选定极性将通过所述阻抗逆变器的信号的插入相位保持在大约90°的同时提供对所述阻抗逆变器的特性阻抗的可调性。

【技术特征摘要】
2018.03.12 US 15/918,9781.一种包括阻抗逆变器的多赫蒂放大器，所述阻抗逆变器包括可调阻抗和相位电路，所述可调阻抗和相位电路在以选定极性将通过所述阻抗逆变器的信号的插入相位保持在大约90°的同时提供对所述阻抗逆变器的特性阻抗的可调性。2.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中，以所述选定极性将通过所述阻抗逆变器的所述信号的相位保持在90°±约10°。3.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中，以所述选定极性将通过所述阻抗逆变器的所述信号的相位保持在90°±约5°。4.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中，所述可调阻抗和相位电路包括一个或多个串联连接的以及/或者并联连接的可调阻抗和相位单元。5.根据权利要求4所述的多赫蒂放大器，其中，所述至少一个可调阻抗和相位单元利用至少一个数字可调电容器来提供可调性。6.根据权利要求4所述的多赫蒂放大器，其中，所述至少一个可调阻抗和相位电路包括LCL电路或CLC电路或LC电路或CL电路中的一个。7.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中，所述可调阻抗和相位电路被配置为pi型配置或tee型配置中的一个。8.一种包括用于提供可调阿尔法因数的电路系统的多赫蒂放大器。9.根据权利要求8所述的多赫蒂放大器，其中，用于提供可调阿尔法因数的所述电路系统提供对所述多赫蒂放大器的特性阻抗的可调性。10.根据权利要求8所述的多赫蒂放大器，其中，用于提供可调阿尔法因数的所述电路系统提供对信号输入的相位的可调性，从而以选定极性将所述信号的相位保持在大约90°。11.根据权利要求10所述的多赫蒂放大器，其中，以所述选定极性将所述信号的相位保持在90°±约10°。12.根据权利要求10所述的多赫蒂放大器，其中，以所述选定极性将所述信号的相位保持在90°±约5°。13.根据权利要求8所述的多赫蒂放大器，其中，用于提供可调阿尔法因数的所述电路系统包括至少一个可调电路，所述可调电路包括LCL电路或CLC电路或LC电路或CL电路中的一个。14.根据权利要求8所述的多赫蒂放大器，其中，用于提供可调阿尔法因数的所述电路系统包括至少一个可调电路，所述可调电路被配置为pi型配置或tee型配置中的一个。15.根据权利要求8所述的多赫蒂放大器，其中，针对输入信号的不同调制而调整所述可调阿尔法因数。16.根据权利要求8所述的多赫蒂放大器，其中，针对输入信号的不同功率水平而调整所述可调阿尔法系数。17.一种包括阻抗逆变器的多赫蒂放大器，所述阻抗逆变器包括至少一个数字可调电路，所述数字可调电路被配置成提供对所述多赫蒂放大器的特性阻抗的可调性，以及提供对输入至所述阻抗逆变器的信号的相位的可调性，从而以所述选定极性将所述信号的相位保持在大约90°。18.根据权利要求17所述的多赫蒂放大器，其中，以所述选定极性将所述信号的相位保持在90°±约10°。19.根据权利要求17所述的多赫蒂放大器，其中，以所述选定极性将所述信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·P·盖纳，
申请(专利权)人：派赛公司，
类型：发明
国别省市：美国,US