一种多合体功率放大器及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种多合体功率放大器及其实现方法，包括载波功放电路和峰值功放电路，峰值功放电路中设置有用于控制峰值功放电路中峰值功放导通的射频开关；载波功放电路中的部分或全部载波功放是采用GaN器件，峰值放大电路的部分或全部峰值功放是采用LDMOS器件。本发明专利技术避免了Doherty功放中峰值支路提前导通的缺点，降低了峰值功放的功耗；同时由于Doherty功放中载波功放的功耗占绝大部分，本发明专利技术中载波功放使用HVHBT器件，效率远高于LDMOS器件，因此整个功放的效率得到大幅度的提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，更具体的，涉及。
技术介绍
随着绿色环保、低碳经济理念在全球不断的推广深入人心，运营商对于无线通信系统的功耗降低的要求也越来越高。在无线通信系统中，基站设备中的射频功率放大器(简称功放)是整个系统的核心模块之一，射频功率放大器的重要指标是功放效率。数据分析表明，在整个基站设备里，功放部分的能耗占到了总体能耗的60%左右，提高功放的效率从而成为了降低基站设备功耗，降低运营商的运营成本OPEX (Operating Expense，运营成本) 的最有效手段。因此，面对无线通信日益激烈的市场竞争，高效率的射频功放技术已经成为无线通信行业竞争的焦点之一。Doherty (多合体)功放是无线通信系统目前最为广泛应用的一种高效率功放技术，它是由一位名叫William H. Doherty的美国电子工程师于1936年专利技术的。但是在接下来的大约三十年时间里，人们的注意力转移了。直到六十年代末期，随着通信技术，特别是卫星通信的发展，将功率放大器的效率和线性问题在一个新的历史场合重新提出，Doherty 放大器又被挖掘出来，广泛应用于七十年代的通信和广播系统中。目前，Doherty功放与 DPD (Digital Pre-distortion，数字预失真)技术结合应用，已成为无线通信系统基站高效率功放主流的构架形式。Doherty功放的基本思想是有源负载牵弓I，传统的Doherty功放原理如图1所示， 其主要包括推动级放大器(图中Drhdrn)、功率分配(图中D)、载波放大器(图中C，也称为主功放)、峰值放大器(图中P，也称为辅助功放)、功率合成电路(图中Combiner)等。其中， 载波功放工作在B类或AB类，峰值功放工作在C类。二者分别承担不同的输入信号功率， 且需尽可能的使得两部分功放都工作在各自的饱和区中，从而保证整个功放在尽量大的输入信号功率范围内都保持较高的效率，同时保证一定的线性。Doherty功放主要包括如下三种工作状态小信号区。当输入信号比较小的时候，峰值放大器处于关断状态，载波放大器工作在AB 类，此时，载波放大器工作在最大效率匹配状态；负载调制区。当输入信号增大到一定程度，载波放大器逐渐由放大区向饱和区过渡，峰值放大器逐渐由截止区向放大区过渡，此时，载波放大器和峰值放大器的负载都是不稳定的，负载阻抗随功率的变化而变化；饱和区。随着输入信号的不断增大，载波放大器和峰值放大器最终都工作在饱和状态， 二者均对应着50Ω负载，输出功率相加。运营商对通信系统的要求是功耗越低越好，效率越高越好。因此，我们必须不断寻求进一步降低功耗、提升效率的方法。而传统的Doherty功放主要存在如下缺点1)理论上Doherty功放的峰值功放的功耗是非常小的，但是在实际功放中峰值功放的功耗却占到了 10%-20%。这是因为在Doherty功放中峰值功放工作在C类，在小信号工作时峰值放大器不导通，在放大信号由小逐步变大到一定程度时，载波放大器开始出现压缩趋势，此时峰值放大器必须能正常导通工作，否则会对DPD对功放线性的改善造成影响。而C 类放大器的导通是随着信号由小到大逐渐导通的，所以在实际应用中为了在载波放大器开始压缩时峰值放大器能完全导通，必须使之在更低的电平下提前导通，这样就增大了峰值功放的功耗，从而降低了整个功放的效率。2)现有Doherty功放的载波功放和峰值功放采用的都是LDMOS功放管，存在工作频率低、工作带宽窄、效率低、功耗高等缺点。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供，避免峰值放大器提前导通时增大峰值功耗，同时提高整个峰值功放的效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多合体功率放大器，包括载波功放电路和峰值功放电路，所述峰值功放电路中设置有用于控制所述峰值功放电路中峰值功放导通的射频开关；所述载波功放电路中的部分或全部载波功放是采用氮化镓(GaN)器件，所述峰值放大电路的部分或全部峰值功放是采用横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件。进一步地，所述载波功放电路包括一路或多路载波功放支路，且每路载波功放支路中包括一级或多级载波功放；其中，所述末级载波功放采用GaN器件。进一步地，所述峰值功放电路包括一路或多路峰值功放支路，且每路峰值功放支路中包括一级或多级峰值功放；其中，所述末级峰值功放采用LDMOS器件。进一步地，所述峰值功放电路的每路峰值功放支路中均设置有所述射频开关。进一步地，所述峰值功放支路中包括多级峰值功放时，所述射频开关设置在推动级峰值功放与所述末级峰值功放之间，用于控制所述末级峰值功放的导通。本专利技术还提供了一种多合体功率放大器的实现方法，所述方法包括多合体(Doherty)功率放大器的峰值功放电路中设置有射频开关，通过该射频开关控制所述峰值功放电路中峰值功放的导通；所述Doherty功率放大器的载波功放电路的部分或全部载波功放采用GaN器件，所述峰值放大电路的部分或全部峰值功放采用LDMOS器件。进一步地，所述载波功放电路包括一路或多路载波功放支路，且每路载波功放支路中包括一级或多级载波功放；其中，所述末级载波功放采用GaN器件。进一步地，所述峰值功放电路包括一路或多路峰值功放支路，且每路峰值功放支路中包括一级或多级峰值功放；其中，所述末级峰值功放采用LDMOS器件。进一步地，所述峰值功放电路的每路峰值功放支路中均设置有所述射频开关；且所述峰值功放支路中包括多级峰值功放时，所述射频开关设置在推动级峰值功放与所述末级峰值功放之间。进一步地，所述射频开关用于控制所述峰值功放支路中末级峰值功放的导通。与现有技术比较，本专利技术具有以下优点a)效率高。本专利技术避免了 Doherty功放中峰值支路提前导通的缺点，降低了峰值功放的功耗，提高了整个功放的批量效率。未使用本专利技术地Doherty功放中，一般峰值功放的功耗占功放总功耗的10%-20%，使用本专利技术后，这一比例数值可降低到5%-10%。同时由于 Doherty功放中载波功放的功耗占绝大部分，在本专利技术中载波功放使用GaN (氮化镓)器件， 效率远高于LDMOS (横向扩散金属氧化物半导体)器件，因此整个功放的效率得到大幅度的提升。b)低成本。相比一些厂家使用复杂数字及射频电路来改善峰值功放导通时间的方案，本专利技术大幅度降低了功放的产品成本和生产成本；GaN+LDMOS的末级放大方案相比两路都是GaN器件的高效率方案成本要降低很多。C)体积小。相比一些厂家使用复杂数字及射频电路来改善峰值功放导通时间的方案，本专利技术占用体积要小很多。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1为传统的Doherty功率放大器的示意框图； 图2为本专利技术方案应用于二路Doherty架构的原理框图； 图3为本专利技术应用于多级多路Doherty架构的原理框图； 图4为本专利技术应用示例中应用于UMTS 2. IGHz频段85W功放的示意框图。具体实施例方式本专利技术的基本原理是通过对Doherty功放的峰值放大支路的信号通断进行控制，减小峰值放大的功耗；同时，通过对末级功放的管型选择，进一步提升整个功放的效率。具体地，本专利技术通过在Doherty本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多合体功率放大器，包括载波功放电路和峰值功放电路，其特征在于，所述峰值功放电路中设置有用于控制所述峰值功放电路中峰值功放导通的射频开关；所述载波功放电路中的部分或全部载波功放是采用氮化镓（ＧａＮ）器件，所述峰值放大电路的部分或全部峰值功放是采用横向扩散金属氧化物半导体（ＬＤＭＯＳ）器件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈化璋，刘建利，崔晓俊，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94