具有集成谐波终止的多尔蒂放大器电路制造技术

在多尔蒂放大器(30)中，第一或主(18a)和第二或峰值(18b)晶体管的输出由组合阻抗逆变器和谐波终止电路(36)连接。谐波终止电路(40)合并阻抗逆变器(38)的预定部分，并在目标谐波频率(例如，二次谐波)处提供谐波负载阻抗。控制谐波负载阻抗的幅度和相位有助于对漏极电流和电压波形成形，以最大化增益和效率，而同时在基频处保持良好的负载调制。特别是对于第三族氮化物半导体（诸如GaN），谐波控制（26）和输出阻抗匹配电路（20）二者可以从每个晶体管（18）的输出中消除。组合阻抗逆变器和谐波终止电路(36)减少了放大器电路(30)的占地面积，以实现高集成度和低功耗。实现高集成度和低功耗。实现高集成度和低功耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成谐波终止的多尔蒂放大器电路
[0001]相关申请本申请要求2019年5月24日提交的美国专利申请序列号16/421,999的优先权，其全部内容通过引用合并于此。


[0002]本专利技术一般涉及射频放大器电路，并且尤其涉及具有组合阻抗逆变器和谐波终止电路的射频多尔蒂（Doherty）放大器配置。

技术介绍

[0003]现代无线通信网络通常通过在固定接入点(称为基站、eNB、gNB等)和大量移动终端(用户设备或UE、平板电脑、笔记本电脑等)之间传输调制到射频（RF）信号上的语音和数据内容来进行操作。在两个方向上的信号传输需要RF功率放大器。效率(输出功率除以DC功率)在这两种情况下都是重要的考虑因素。在接入点处需要高效的功率放大器，因为低效的放大器只会将消耗的大部分功率转化为热量，从而提高操作成本，并需要物理设计来释放热量。移动终端中的功率放大器是电池功率的主要消耗者，并且期望高效率来延长每次充电的有用设备寿命。
[0004]放大器在压缩或接近压缩（放大器始终处于开启（ON）或强导通的点）时最高效地操作。操作在其压缩点以下的放大器在线性范围内操作——输出信号是输入信号的放大版本。部分或全部以压缩操作的放大器可以高效率地以高功率传输频率/相位调制信号或开关（On
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Off）键控调制信号(例如莫尔斯码)。在这些应用中，不要求线性——也就是说，放大器可能会使信号幅度失真，而不会影响调制到信号上的信息。然而，通过调制载波信号的幅度来（甚至部分地）编码信息的通信信号需要功率放大器以高线性度工作，以保存AM信息。
[0005]被标准化用于现代无线通信网络中的许多信号调制方案（诸如例如各种级别的正交幅度调制(16
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QAM、64
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QAM、256
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QAM)）需要线性放大器来避免幅度调制信息的丢失，如果放大器在压缩下运行，就会出现这种丢失。许多此类信号的一个特性是平均信号功率相对较低，但与平均值相比，信号中的间歇峰值具有高功率。这一特性被量化为峰均功率比(PAPR)。传输高PAPR信号的单个功率放大器表现出低效率，因为它必须针对很少出现的信号峰值定尺寸，并且平均而言，它以非常低的功率运行。也就是说，功率放大器必须设计有较大的“裕量（headroom）”，平均而言，该“裕量”是不使用的。由于放大器的操作点远低于其压缩点，因此效率很低。这意味着它消耗的大部分能量(在移动终端的情况下来自电池)被浪费为热量。
[0006]威廉多尔蒂在1936年解决了这个问题，其设计了一种功率放大器，所述功率放大器在传输高PAPR AM无线电信号的同时具有改善的效率。在图1中以框图形式表示的RF多尔蒂放大器10包括用于大多数信号放大的第一晶体管18a，通常称为“主”或“载波”放大器级，以及用于放大信号峰值的第二晶体管18b，通常称为“辅助”或“峰值”放大器级。本文使用更通用的术语“第一”和“第二”晶体管。AB类偏置放大器通常用于第一放大器级，它可以被偏
Amplifiers”中详细描述了这种方法，该论文的公开内容通过引用整体结合于此。
[0013]图2示出了具有谐波控制电路26a、26b的多尔蒂放大器拓扑11。谐波控制电路26a、26b位于晶体管18a、18b附近，用于有效的单独的基波和谐波匹配。与传统的多尔蒂放大器拓扑结构10相比，该谐波控制的多尔蒂放大器11可以最小化负载调制期间的电流和电压重叠，并且可以在输入信号功率的整个范围内实现更好的效率。
[0014]现代无线通信网络的一个重要发展是空间分集和/或空间复用的使用。空间分集指的是在不同的传播路径(例如，不同的发射/接收天线)上发射相同的信号，这增加了对衰落、同信道干扰和RF信号传输的其他有害影响的鲁棒性。空间复用还使用多个发射和接收天线，并且指的是使用空时编码在不同的传播路径上传输数据的不同部分，以提高数据速率。这些技术统称为多输入多输出或“MIMO”。所有MIMO技术的关键是在空中接口信道的至少一侧，并且优选地在两侧，部署多个天线。第四代(4G)网络标准设想每个收发器2、4或8个天线；然而，目前正在定义的第五代(5G)网络设想每个收发器多达128个天线。用于发射RF信号的每个天线需要功率放大器。因此，紧凑设计和将尽可能多的组件集成到相同的集成电路封装中成为RF功率放大器的重要设计考虑因素。此外，需要RF功率放大器中的效率改进，因为一个系统中包含大量收发器。因此，在设计多尔蒂功率放大器时，需要使用谐波控制拓扑的高效功率放大器拓扑。
[0015]不幸的是，谐波控制电路26a、26b增加了每个多尔蒂放大器11的尺寸，这阻碍了紧凑设计和高集成的目标。
[0016]提供本文件的背景部分是为了将本专利技术的实施例置于技术和操作环境中，以帮助本领域技术人员理解它们的范围和用途。可以寻求
技术介绍
部分中描述的方法，但不一定是以前设想或寻求的方法。除非这样明确指出，否则本文中的任何陈述不仅仅通过包含在背景部分中而承认是现有技术。

技术实现思路

[0017]为了给本领域技术人员提供基本的理解，以下给出了本公开的简化概述。该概述不是本公开的广泛概述，并且不旨在标识本专利技术的实施例的关键/重要元素或描绘本专利技术的范围。本概述的唯一目的是以简化的形式呈现本文公开的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0018]根据本文描述和要求保护的一个或多个实施例，多尔蒂放大器配置中的第一(主)和第二(峰值)晶体管的输出由组合阻抗逆变器和谐波终止电路连接。谐波终止电路在预定位置耦合到阻抗逆变器，它合并阻抗逆变器的至少一部分，并且它在基频的目标谐波处呈现负载阻抗。谐波负载阻抗的特性（诸如其幅度和相位）被控制以便生成放大RF信号的谐波控制的电压和电流波形。谐波终止电路包括低阻抗路径，其可操作用于将期望量的目标谐波分量(例如，二次谐波)分流到地。与阻抗逆变器的所选重叠提供了在目标谐波频率处谐波负载阻抗的相位的控制。谐波终止在目标谐波频率处，在与低阻抗路径相同的节点上，在基波信号分量处提供到接地的高阻抗路径，以便在基频处阻抗逆变器中操作良好的负载调制，而没有任何负载阻抗变化。特别是对于第三族氮化物半导体（诸如GaN），传统的谐波控制和输出阻抗匹配电路二者可以从每个放大器的输出中消除。
[0019]一个实施例涉及一种可操作以放大具有基频的RF信号的放大器。该放大器包括并
联布置的第一和第二晶体管，以及组合阻抗逆变器和谐波终止电路。组合阻抗逆变器和谐波终止电路耦合在第一和第二晶体管的输出之间，并且可操作来在基频的目标谐波处呈现负载阻抗。
[0020]另一个实施例涉及一种制造放大器的方法，该放大器具有组合阻抗逆变器和谐波终止电路，并且可操作来放大具有基频的RF信号。提供并联布置的第一和第二晶体管。阻抗逆变器耦合在第一和第二晶体管的输出之间。谐波终止电路连接在阻抗逆变器的一部分和RF信号接地之间。
[0021]又一个实施例涉及一种可操作以放大具有基频的RF信号的放大器。该放大器包括并联布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可操作以放大具有基频的RF信号的放大器(30)，包括:并联布置的第一和第二晶体管(18a，18b)；和组合阻抗逆变器和谐波终止电路（36），其耦合在第一和第二晶体管(18a，18b)的输出之间，并且可操作来在基频的目标谐波处呈现负载阻抗。2.根据权利要求1所述的放大器（30），其中目标谐波负载阻抗的相位取决于谐波终止电路(40)连接在的沿着阻抗逆变器(38)的位置。3.根据权利要求2所述的放大器（30），其中谐波终止电路（40）在目标谐波频率处呈现到RF信号接地的低阻抗路径。4.根据权利要求2所述的放大器（30），其中谐波终止电路（40）在基频处呈现到RF信号接地的高阻抗路径。5.根据任一项前述权利要求所述的放大器（30），其中谐波终止电路（40）包括阻抗逆变器38与连接到RF信号接地的去耦电容器串联的一部分。6.根据权利要求5所述的放大器（30），其中谐波终止电路(40)还包括插入在阻抗逆变器(38)和去耦电容器之间的传输线。7.根据权利要求5所述的放大器（30），其中谐波终止电路(40)还包括插入在阻抗逆变器(38)和去耦电容器之间的LC谐振电路和电感器的串联连接。8.根据权利要求7所述的放大器（30），其中，所述LC谐振电路包括并联连接的电容器和电感器。9.根据任一项前述权利要求所述的放大器（30），还包括：DC阻断电容器(34)，其插入在每个放大器(18)输出和组合阻抗逆变器和谐波终止电路(36)之间。10.根据权利要求9所述的放大器（30），还包括：RF扼流器电路(32)，其连接在每个放大器(18)的输出和RF信号接地之间。11.根据权利要求10所述的放大器（30），其中每个RF扼流器电路(32)包括串联连接的电感器和电容器。12.根据任一项前述权利要求所述的放大器（30），其中目标谐波负载阻抗的幅度和相位控制放大的RF信号的漏极电流和电压波形。13.一种制造放大器（30）的方法，该放大器（30）具有组合阻抗逆变器和谐波终止电路（36），并且可操作来放大具有基频的RF信号，所述方法包括：提供并联布置的第一和第二晶体管(18a，18b)；将阻抗逆变器（38）耦合在第一和第二晶体管(18a，18b)的输出之间；将谐波终止电路（40）连接在阻抗逆变器38的一部分和RF信号接地之间。14.根据权利要求13所述的方法（100），其中并入谐波终止电路（40）的阻抗逆变器（38）的部分控制在基频的目标谐波处由谐波终止电路（40）呈现的负载阻抗的相位。15.根据权利要求13
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14中任一项所述的方法（100），其中谐波终止电路（40...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：沃孚半导体公司，
类型：发明
国别省市：