一种高频功率放大器，包括宽带放大器(30)、DOHERTY扩展(31)和耦合设备(33)。所述宽带放大器(30)具有功率分配器(34)、主放大器路径(64)和辅助放大器路径(65)。所述DOHERTY扩展(32)具有第一偏置线(60)、第二偏置线(61)和阻抗转换器(62)。所述宽带放大器(30)放大输入信号并把放大后的信号提供给所述DOHERTY扩展(31)或所述耦合设备(33)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高频功率放大器，尤其涉及一种作为多合体(DOHERTY)放大器工作的大功率放大器。
技术介绍
通常，高频功率放大器经常以AB类工作模式工作；即，例如通过串联的二极管生成基极偏置，各个晶体管在很低的电平下就已经导通了。AB类工作模式中，小信号以A类工作模式放大，大信号以B类工作模式放大。这种放大器工作时具有特别低的失真，但是效率 很差。此外，DOHERTY放大器可提高效率是公知的。在移动无线电通信技术，尤其在非恒定包络和高波峰因数(例如，COFDM信号)的调制方法中，基于DOHERTY原理的高频放大器在最近几年应用越来越广泛。例如，美国专利US7，688，135B2示出了一种此类DOHERTY放大器。然而，此类放大器的缺点在于只能提供非常小的带宽。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大功率放大器，实现高效率并能用于宽频率范围。该目的通过具有独立权利要求I的特征的设备实现。有利的进一步改进形成了引用该独立权利要求的从属权利要求的主题。因而，本专利技术的高频功率放大器包括宽带放大器和DOHERTY扩展。本专利技术中的宽带放大器具有功率分配器、主放大器路径和辅助放大器路径。所述DOHERTY扩展具有至少一个第一偏置线、第二偏置线和阻抗转换器。所述宽带放大器放大输入信号并把放大后的信号提供给DOHERTY扩展或进一步的处理设备。本专利技术的高频功率放大器特别适合用于调幅信号(例如，COFDM信号)的大型、模块化、半导体无线电发射机终端设备。使用DOHERTY放大器原理的同时，又能很大程度上避免现有技术的缺陷。宽带放大器，可包括几个放大器模块，覆盖具有宽带宽的宽频率范围(例如，超高频波段IV-V470-862MHZ)并无需调整平衡。宽带放大器和DOHERTY扩展一起构成DOHERTY放大器。本专利技术中，DOHERTY扩展包含DOHERTY原理特有的带宽限制组件(可调)阻抗转换器、一个或两个(可调)偏置线和宽带阻抗变换器。从而，将带宽限制从宽带放大器中分离出来。如需要，可以在比较短的时间内通过简单机械重调阻抗变换线和偏置线来调节出新的频率。附图说明下面，将在附图的基础上结合实施例示例性说明本专利技术，附图示出了本专利技术优选的示例性实施方式。附图如下图I为示例性高频功率放大器的示图；图2为本专利技术的高频功率放大器的一个示例性实施方式的示图。具体实施例方式首先，参考图I说明传统的DOHERTY放大器的结构和功能，在此基础上，提出本专利技术要解决的问题。然后，参考图2说明本专利技术的设备的一个示例性实施方式的结构和功能。有些情况下，不重复介绍和说明相似附图中的相同元件。图I示出了一个示例性的DOHERTY放大器。信号输入与功率分配器10相连。功率分配器10的第一输出与匹配网络11相连。匹配网络11与主晶体管12相连。然后与第二匹配网络13相连。第二匹配网络13与偏置线14相连，然后与阻抗转换器15相连。功率分配器10的第二输入与移相器16相连。然后与第三匹配网络17相连。这里，功率分配器10不产生相位旋转。输入信号在功率分配器10的两个输出路径之间平均分配。第三匹配网络17与辅助晶体管18相连。然后与第四匹配网络19相连，第四匹配网络19与第二偏置线20相连。偏置线20和阻抗转换器15与第五匹配网络21相连。第五匹配网络21把DOHERTY放大器的阻抗匹配成后续系统组件需要的阻抗。 在输入信号小时，以AB类工作模式工作的主晶体管12在增加的负载阻抗下工作，从相对较低的电平，例如从IdB压缩点回退6dB，它已经趋近饱和，因此效率最高。在主晶体管12饱和电平规定的电平门限之上，辅助晶体管18以C类工作模式工作。通过它的输出信号，它减小了主晶体管12的负载阻抗。因此，通过电平门限和IdB压缩点的比值全面控制主晶体管的负载阻抗的减小，主晶体管12输出相应的较大功率。在回退6dB的例子中，阻抗减半导致功率加倍。从而，电平门限之上，主晶体管12虽然已达到饱和，但输出功率增加，因此总是在最大效率下工作。在辅助晶体管18的工作相位期间，只是因为其功率消耗而降低了效率，但是与传统的AB放大器相比，仍保持相当高的效率。在信号峰值，全面控制辅助晶体管18，晶体管12和18每个都提供一半的系统输出功率。主晶体管12负载阻抗的动态减少发生情况如下在6dB门限、系统浪涌阻抗的一半，通常25欧姆时，两个晶体管12和18在相同的负载阻抗下工作，其中辅助晶体管18与负载直接相连，主晶体管12通过阻抗转换器15与负载相连。低电平时，辅助晶体管18不工作。它的输出为高电阻输出，因此不产生干扰。晶体管容量通过匹配网络18和偏置线20调制。主晶体管12工作于被阻抗转换器15增加的负载上。换言之，阻抗转换器的浪涌阻抗为50欧姆，因此在辅助晶体管18的工作门限之下获得100欧姆的负载。在电平门限之上，辅助晶体管18的输出电流在负载阻抗上与主晶体管12的电流叠加，通过阻抗转换器15降低了主晶体管12的有效负载阻抗。同时，辅助晶体管18的负载阻抗也相应地下降(理想地，从无载状态)，以便开始提供一部分输出功率。通常用尺寸为四分之一工作波长的线作为阻抗转换器15。由此产生的主晶体管12的分支的延迟由辅助晶体管18的输入来补偿。本示例性实施方式中，也可以通过入/4线用作移相器来实现。90°功率分配器可为替代性选择。通常提供两个偏置线14和20以确保主晶体管12和辅助晶体管18分别在匹配网络13和19之后的输出阻抗为实阻抗和高阻值阻抗。因此，匹配网络14和19可自由确定大小。相反地，对于主晶体管12，偏置线14也要确保，在工作频率，从主晶体管看的阻抗转换器15输入阻抗的动态变化在漏极得到实质的转换；在6dB例子中从100欧姆到50欧姆。DOHERTY放大器的主要缺陷在于需要X /4线作为移相器15和阻抗转换器16，而且，偏置线14和20只在一个频率能准确工作。因此，带宽限制在不超过所确定的频率的+/-10%范围。迄今为止，覆盖更大带宽所需的变体形式意味着DOHERTY原理的使用似乎毫无意义，尤其是在电视广播范围。图2示出了本专利技术的放大器的一个示例性实施方式。该高频功率放大器包括宽带放大器30、DOHERTY扩展31和可选的耦合设备33。本专利技术中，宽带放大器30包含90°耦合器34，该90°耦合器34在不同情况下都把输入信号在两个耦合路径中以50%分配。如图I所示，0°功率分配器和移相器可为替代性选择。然而，这将严重限制带宽。耦合器34的第一耦合路径与主放大器路径64相连。耦合器34的第二耦合路径与辅助放大器路径65相连。此处主放大器路径64和辅助放大器路径65各自被功率分配器(未示出)以0°相移分成若干放大器路径35、36、37、38、39、40。本示例性实施方式中，主放大器路径64包含三个放大器路径35、36和37，而辅助 放大器路径65也包含三个放大器路径38、39和40。此处每个放大器路径35-40包含匹配网络41-46、放大器晶体管47-52和第二匹配网络53-58。此处主放大器路径64的每个独立的放大器路径35、36、37实现图I中匹配网络11、13和主晶体管12的功能。此处辅放大器路径65的每个独立的放大器路径38、39、40实现图I中匹配网络17、19和辅助晶体管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.12 DE 102010034067.71.一种高频功率放大器，包括宽带放大器(30)、DOHERTY扩展(31)和/或耦合设备(33)，其中 所述宽带放大器(30)具有功率分配器(34)、主放大器路径￠4)和辅助放大器路径(65)； 所述DOHERTY扩展(31)具有至少ー个第一偏置线(60)、第二偏置线(61)和阻抗转换器(62);以及 所述宽带放大器(30)放大输入信号并把放大后的信号提供给所述DOHERTY扩展(31)或所述耦合设备(33)。2.根据权利要求I所述的高频功率放大器，其特征在于 所述宽带放大器(30)通过开关设备连接至所述DOHERTY扩展(31)； 所述宽带放大器(30)通过所述开关设备进ー步连接至所述耦合设备(33);以及 所述开关设备切換所述宽带放大器(30)与所述DOHERTY扩展(31)和所述耦合设备(33)之间的连接。3.根据权利要求I或2所述的高频功率放大器，其特征在于 所述主放大器路径(64)包含至少ー个放大器路径(35、36、37);以及 所述辅助放大器路径￠5)包含至少ー个放大器路径(38、39、40)。4.根据权利要求3所述的高频功率放大器，其特征在于 所述主放大器路径￠4)进ー步包含功率分配器、功率合成器和至少两个放大器路径(35、36、37)； 所述功率分配器在所述放大器路径(35、36、37)之间分配所述主放大器路径￠4)的功率；以及 所述功率合成器合成所述放大器路径(35、36、37)的功率。5.根据权利要求3或4所述的高频功率放大器，其特征在于 所述辅助放大器路径(65)进ー步包含功率分配器、功率合成器和至少两个放大器路径(38、39、40)； 所述功率分配器在所述放大器路径(38、39、40)之间分配所述辅助放大器路径￠5)的功率；以及 所述功率合成器合成所述放大器路径(38、39、40)的功率。6.根据权利要求3至5任一所述的高频功率放大器，其特征在于 所述放大器路径每个包括至少ー个第一匹配网络(41、...
【专利技术属性】
技术研发人员：洛塔尔·申克，
申请(专利权)人：罗德与施瓦兹两合公司，
类型：发明
国别省市：
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