一种负载调制差分功率放大器、基站和移动终端制造技术

本发明专利技术提供一种负载调制差分功率放大器、基站和移动终端，其中负载调制差分功率放大器包括主功放支路和辅功放支路，主功放支路包括一主功放单元，辅功放支路包括一差分功率放大器，主功放支路的输出端与辅功放支路的一个输出端子连接，辅功放支路的另一个输出端子连接一后匹配网络。本发明专利技术将负载调制技术应用于差分功率放大器，既保留了差分功率放大器的宽带优势，又可实现类似于Doherty功放的高回退效率，在通信系统中有巨大的应用前景。

A load modulated differential power amplifier, base station and mobile terminal

【技术实现步骤摘要】
一种负载调制差分功率放大器、基站和移动终端
本专利技术属于无线通信技术的微波功率放大器
，特别涉及一种负载调制差分功率放大器、基站和移动终端。
技术介绍
为了提高频谱效率，现代通信信号往往使用OFDM等复杂的调制方式，这带来了高峰均比(PAPR)的问题。高PAPR给射频功率放大器(以下简称功放)的设计带来了困难，尤其是对功放的效率指标带来了不利的影响。传统的AB类线性功放在饱和功率附近有较高的效率，而当输出功率降低时，其效率急剧下降。由于在高PAPR下功放大部分时间工作在回退功率区，AB类功放的平均效率远远低于其饱和效率。为了增强调制信号激励下的平均效率，目前的通信基站普遍采用Doherty技术提高功放的回退效率。图1为Doherty功放的结构，其包含两路功放，即主功放和辅功放，其中主功放偏置为AB类，辅功放则偏置为C类，主功放输出功率为P，辅功放输出功率是主功放的α倍(α≥1)。图1中的R0是主功放的最佳负载阻抗，则辅功放的最佳负载为R0/α。后匹配网络将50Ω负载阻抗变换为R0/(α+1)。TL1是特性阻抗为R0的四分之一波长线。Doherty功放的工作原理可以分为低功率区和高功率区进行分析，两个区域以C类偏置的辅功放开启为界。在低功率区，辅功放处于截止状态，其输出阻抗呈现开路，此时图1可以等效为图2，TL1将R0/(α+1)变换为(α+1)R0，即此时Z1＝(α+1)R0，则主功放首次达到饱和时的输出功率为P/(α+1)。在高功率区，随着辅功放的开启，由于辅功放输出信号对主功放输出信号的牵引作用，Z1和Z2逐渐发生变化，这就是所谓的有源负载牵引作用。在饱和点，这种牵引作用的效果达到最大，此时Z1＝R0，Z2＝R0/α，Doherty的输出功率达到最大值(1+α)P。因此，Doherty能够实现的功率回退为20lg(1+α)(单位：dB)。Doherty功放结构简单，效率性能优异，但是四分之一波长线的使用导致其存在固有的带宽限制。从以上的原理分析可以看出，在低功率区，TL1的阻抗变换比高达(α+1)2，因此Doherty功放只能在较窄的带宽内保持高效率。此外，后匹配网络也会限制带宽，当输出功率很高或者工作电压很低时，R0会很小，这意味着后匹配网络的阻抗变换比也会很高。随着通信技术的快速发展，通信频段的数量不断增加，为了使通信系统能够支持更多的频段，功放的带宽要求也相应的越来越高。然而，即使采用各种带宽拓展技术，Doherty功放的带宽仍然普遍低于50％，难以满足越来越高的带宽需求，需要探索新型的高效率技术。
技术实现思路
针对Doherty功率放大器存在的带宽限制问题，本专利技术提出了一种负载调制差分功率放大器、基站和移动终端，可以实现宽带高回退效率的性能，有助于减小通信系统的尺寸和成本。本专利技术第一方面，提供一种负载调制差分功率放大器，包括主功放支路和辅功放支路，所述主功放支路包括一主功放单元，所述辅功放支路包括一差分功率放大器，所述主功放支路的输出端与所述辅功放支路的一个输出端子连接，所述辅功放支路的另一个输出端子连接一后匹配网络。所述主功放单元为AB类功率放大器。所述辅功放支路的差分功率放大器为C类差分功率放大器。所述C类差分功率放大器包括一输入变压器、两个相同的辅功放单元和一个输出变压器，其中两个辅功放单元的输入端分别连接在所述输入变压器次级线圈的两端，两个辅功放单元的输出端分别连接在所述输出变压器初级线圈的两端；所述输出变压器次级线圈的两端分别与所述主功放支路的输出端和所述后匹配网络连接。所述主功放单元和所述辅功放单元均包括一晶体管，所述晶体管的漏极和源极之间接一寄生电容。所述输出变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比为2:α，其中α为所述辅功放单元的饱和输出功率与所述主功放单元饱和输出功率的比例，α≥1。所述后匹配网络后连接50Ω负载阻抗。所述后匹配网络将50Ω负载阻抗变换为(α+1)R0，其中R0为所述主功放支路的最佳负载阻抗。本专利技术第二方面，提供一种基站，包括上述任一技术方案所述的负载调制差分功率放大器。本专利技术第二方面，提供一种移动终端，包括上述任一技术方案所述的负载调制差分功率放大器。本专利技术将负载调制技术应用于差分功率放大器，既保留了差分功率放大器的宽带优势，又可实现类似于Doherty功放的高回退效率，在通信系统中有巨大的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中Doherty功率放大器结构图；图2为图1的Doherty功率放大器在低功率区的等效电路图；图3为本专利技术实施例负载调制差分功率放大器的结构图；图4为现有技术中差分功率放大器结构图；图5为图3实施例的负载调制差分功率放大器在低功率区的等效电路图；图6为图3实施例的负载调制差分功率放大器在高功率区的等效电路图；图7为图3实施例的一种实际应用原理图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。本实施例提供一种负载调制差分功率放大器，如图3所示，其由差分功率放大器改进而来，包括主功放支路和辅功放支路。主功放支路包括一主功放单元，辅功放支路包括一差分功率放大器，主功放支路的输出端与辅功放支路的一个输出端子连接，辅功放支路的另一个输出端子连接一后匹配网络。在本实施例中，主功放单元为A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载调制差分功率放大器，其特征在于，包括主功放支路和辅功放支路，所述主功放支路包括一主功放单元，所述辅功放支路包括一差分功率放大器，所述主功放支路的输出端与所述辅功放支路的一个输出端子连接，所述辅功放支路的另一个输出端子连接一后匹配网络。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载调制差分功率放大器，其特征在于，包括主功放支路和辅功放支路，所述主功放支路包括一主功放单元，所述辅功放支路包括一差分功率放大器，所述主功放支路的输出端与所述辅功放支路的一个输出端子连接，所述辅功放支路的另一个输出端子连接一后匹配网络。


2.根据权利要求1所述的负载调制差分功率放大器，其特征在于，所述主功放单元为AB类功率放大器。


3.权利要求1所述的负载调制差分功率放大器，其特征在于，所述辅功放支路的差分功率放大器为C类差分功率放大器。


4.根据权利要求3所述的负载调制差分功率放大器，其特征在于，所述C类差分功率放大器包括一输入变压器、两个相同的辅功放单元和一个输出变压器，其中两个辅功放单元的输入端分别连接在所述输入变压器次级线圈的两端，两个辅功放单元的输出端分别连接在所述输出变压器初级线圈的两端；所述输出变压器次级线圈的两端分别与所述主功放支路的输出端和所述后匹配网络连接。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕关胜，陈文华，陈晓凡，黄飞，周航，
申请(专利权)人：优镓科技北京有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11