專利名稱：一種功率放大器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種功率放大器。
背景技術：
近年來，3G無線移動通信網(wǎng)絡的建設和2G網(wǎng)絡仍不斷地優(yōu)化，基站及直放站隨之進行大功率擴容；同時，通信行業(yè)向“節(jié)能減排”綠色環(huán)保的方向發(fā)展。因此，通信技術對高線性、多載波、高效率、即時寬帶寬的技術提出更高的要求。目前，成熟應用的主流技術為高線性的前饋技術，前饋技術功率放大器具有反饋的優(yōu)點，其輸出應用了反饋校準，但其功放效率較低。傳統(tǒng)前饋技術功率放大器的設計思路是主功放和誤差功放末級都是采用工作于AB類狀態(tài)的LDMOS管進行平衡式功率合成來實現(xiàn)，設計技術要求相對簡單。由于LDMOS管采用最簡單的功率回退方法，工作于AB類狀態(tài)，因此功率放大器工作效率比較低，僅僅達到12%左右。多赫爾蒂(Doherty)放大器是另一類可以顯著改善功放效率的技術，其將輸入信號的平均功率和峰值功率分開放大，然后合成，從而獲得高效率，但其線性度較差，且技術較為復雜，生產(chǎn)成本較高。

實用新型內容基于此，本實用新型提供一種功率放大器，該功率放大器能輸出高效率、高線性、即時帶寬寬的多載波信號，且成本較低。一種功率放大器，包括耦合器、第一調幅調相器、第一延時器、第一預推動放大管、多赫爾蒂放大器、第一隔離器、延時濾波器、合成器、第二調幅調相器、第二延時器、第二預推動放大管、誤差放大器和 第二隔離器；所述耦合器的一個輸出端連接至所述第一調幅調相器的輸入端，所述第一調幅調相器、所述第一延時器、所述第一預推動放大管和所述多赫爾蒂放大器依次連接；所述多赫爾蒂放大器的一個輸出端連接至所述第一隔離器的輸入端，所述第一隔離器的輸出端連接至所述延時濾波器的輸入端；所述耦合器的另一個輸出端連接至所述合成器的一個輸入端，所述合成器、所述第二調幅調相器、所述第二延時器、所述第二預推動放大管和所述誤差放大器依次連接；所述多赫爾蒂放大器的另一個輸出端與所述合成器的另一個輸入端連接；所述延時濾波器的輸出端和所述誤差放大器的輸出端都連接至所述第二隔離器。在其中一個實施例中，所述多赫爾蒂放大器為雙路平衡多赫爾蒂放大器、不平衡多赫爾蒂放大器或多路平衡多赫爾蒂放大器，可根據(jù)實際的性能指標，如線性要求、功率效率要求等，選取不同的多赫爾蒂放大器。在其中一個實施例中，還包括第一衰減電橋，所述耦合器的一個輸出端通過所述第一衰減電橋與所述第一調幅調相器連接，可用于對帶有雜散的輸入信號進行增益調節(jié)。在其中一個實施例中，還包括第二衰減電橋，所述合成器通過所述第二衰減電橋與所述第二調幅調相器連接，可用于對帶有雜散的輸入信號進行增益調節(jié)。在其中一個實施例中，所述誤差放大器為AB類LDMOS管，由于誤差放大器自身不允許產(chǎn)生非常線性失真，可采用AB類LDMOS管的功率回退技術來保證僅對輸入的非線性失真諧波信號進行線性放大。在其中一個實施例中，所述第一延時器為可調延時器，用于對輸入信號進行精確的延時微調，可通過DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號處理)實現(xiàn)靈活調節(jié)。在其中一個實施例中，所述第二延時器為可調延時器，用于對輸入信號進行精確的延時微調，可通過DSP實現(xiàn)靈活調節(jié)。本實用新型采用多赫爾蒂技術和前饋技術相結合的方法來設計功率放大器，能較大提高功率放大器的工作效率，采用多赫爾蒂電路取代傳統(tǒng)的前饋技術功率放大器中工作于AB類的LDMOS管電路，可將功率放大器額定工作效率提高到20%以上。本實用新型將多赫爾蒂技術應用于前饋技術功率放大器中，通過隔離器和延時器解決了多赫爾蒂技術和前饋技術的融合，充分利用這兩種技術的各自優(yōu)點提供了能輸出具有高效率、高線性、即時帶寬寬的多載波信號的功率放大器，即保證了高線性又顯著提高了效率。由于多赫 爾蒂匹配電路輸出端的合成點1/4波長傳輸線阻抗隨著功率的大小而變換，而且延時濾波器對工作帶外的抑制導致回波會影響到多赫爾蒂匹配電路，因此第一隔離器能保證多赫爾蒂放大器信號的穩(wěn)定性和可靠性。功率放大器中的兩次環(huán)路對消，傳統(tǒng)設計都采用同軸線的長度來實現(xiàn)對時延調節(jié)，不斷地去選擇合適長度的同軸線來匹配，影響生產(chǎn)效率和成本；本實用新型通過延時器解決了可生產(chǎn)性問題，可通過DSP實現(xiàn)靈活調節(jié)，能有效降低成本。

圖1為本實用新型功率放大器在實施例一中的結構示意圖。圖2為本實用新型功率放大器在實施例二中的結構示意圖。圖3為本實用新型功率放大器在實施例三中的結構示意圖。圖4為本實用新型功率放大器在實施例四中的結構示意圖。圖5為本實用新型功率放大器在實施例五中的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例一如圖1所示，是本實用新型功率放大器的結構示意圖；包括耦合器101、第一調幅調相器102、第一延時器103、第一預推動放大管104、多赫爾蒂放大器105、第一隔離器106、延時濾波器107、合成器108、第二調幅調相器109、第二延時器110、第二預推動放大管111、誤差放大器112和第二隔離器113 ；所述耦合器101的一個輸出端連接至所述第一調幅調相器102的輸入端，所述第一調幅調相器102、所述第一延時器103、所述第一預推動放大管104和所述多赫爾蒂放大器105依次連接；所述多赫爾蒂放大器105的一個輸出端連接至所述第一隔離器106的輸入端，所述第一隔離器106的輸出端連接至所述延時濾波器107的輸入端；耦合器101用于將輸入信號進行分路，兩載波信號經(jīng)過第一調幅調相器102、第一可調延時器103、第一預推動放大管104進入多赫爾蒂放大器105，由多赫爾蒂放大器105進行功率放大，在一較佳實施例中，所述多赫爾蒂放大器105可為雙路平衡多赫爾蒂放大器、不平衡多赫爾蒂放大器或多路平衡多赫爾蒂放大器，可根據(jù)實際的性能指標，如線性要求、功率效率要求等，選取不同的多赫爾蒂放大器。在本實施例中，所述第一延時器103可為可調延時器，用于對輸入信號進行精確的延時微調，可通過DSP實現(xiàn)靈活調節(jié)；所述耦合器101的另一個輸出端連接至所述合成器108的一個輸入端，所述合成器108、第二調幅調相器109、第二延時器110、第二預推動放大管111和所述誤差放大器112依次連接；所述多赫爾蒂放大器105的另一個輸出端與所述合成器108的另一個輸入端連接；由f禹合器101輸出的另一路載波信號和從多赫爾蒂放大器105輸出的非線性失真混合信號在合成器108中進行載波對消；通過第二調幅調相器保證載波對消已完成，再經(jīng)過第二預推動放大管111進入誤差放大器112進行線性放大；在一較佳實施例中，所述誤差放大器112可為AB類LDMOS管，由于誤差放大器112自身不允許產(chǎn)生非線性失真，可采用AB類LDMOS管的功率回退技術，從而保證對輸入誤差放大器112中的非線性失真諧波信號進行線性放大。在本實施例中，所述第二延時器110可為可調延時器，用于對輸入信號進行精確的延時微調，可通過DSP實現(xiàn)靈活調節(jié)；所述延時濾波器10 7的輸出端和所述誤差放大器112的輸出端都連接至所述第二隔離器113 ;從射頻輸入端口進入的兩載波信號經(jīng)過載波對消、線性放大、合成和等幅反相抵消后，最后剩余的兩載波主信號，即可通過第二隔離器113從射頻輸出端口輸出。實施例二如圖2所示，本實施例中的功率放大器與實施例一相比，還包括了第一衰減電橋
114;所述耦合器101的一個輸出端通過所述第一衰減電橋114與所述第一調幅調相器102連接，可用于對帶有雜散的輸入信號進行增益調節(jié)。實施例三如圖3所示，本實施例中的功率放大器與實施例一相比，還包括了第二衰減電橋
115;所述合成器108通過所述第二衰減電橋115與所述第二調幅調相器109連接，可用于對帶有雜散的輸入信號進行增益調節(jié)。實施例四如圖4所示，本實施例中的功率放大器與實施例一相比，還包括了第一衰減電橋114和第二衰減電橋115，耦合器101的一個輸出端通過所述第一衰減電橋114與所述第一調幅調相器102連接，可用于對帶有雜散的輸入信號進行增益調節(jié)；合成器108通過所述第二衰減電橋115與所述第二調幅調相器109連接，可用于對帶有雜散的輸入信號進行增益調節(jié)。實施例五[0042]如圖5所示，是本實用新型功率放大器的具體結構示意圖，兩載波Fl和F2信號由射頻輸入端口進入耦合器101，通過耦合器101分為兩路信號，一路信號經(jīng)過第一調幅調相器102、第一延時器103、第一預推動放大管104進入多赫爾蒂放大器105,從而產(chǎn)生非線性失真混合/[目號；另一路兩載波Fl和F2信號在合成器108中與所述輸入的非線性失真混合信號進行載波對消，產(chǎn)生非線性失真諧波信號，通過第二調幅調相器保證兩路信號已實現(xiàn)了載波Fl信號和F2信號的載波對消功能；剩余的非線性失真諧波信號再通過第二延時器110、第二預推動放大管111、誤差放大器112進行線性放大；然后，與經(jīng)過多赫爾蒂放大器105、第一隔離器106、延時濾波器107的主路信號進行合成，經(jīng)過第二調幅調相器109和第二可調延時器110實現(xiàn)非線性失真諧波信號的等幅反相抵消，最后剩余兩載波主信號，通過第二隔離器113輸出。本實用新型結合前饋技術和多赫爾蒂技術，充分利用兩種技術的各自優(yōu)點來實現(xiàn)高效率、高線性、即時帶寬寬、多載波的功率放大器設計；多赫爾蒂技術可以顯著改善功放的效率,其將輸入信號的平均功率和峰值功率分開放大，然后合成，從而獲得高效率；例如本實施例中的雙路平衡多赫爾蒂放大器中，該多赫爾蒂放大器包括兩個部分,一個載波放大器C (Carrier)，一個峰值放大器P (Peak)。載波放大器可以工作在接近飽和的狀態(tài)，從而獲得較高效率，大部分信號通過該放大器放大；峰值放大器只在峰值到來的時候才工作，大部分時間不消耗功率。它們的合成輸入輸出特性的線性區(qū)比單個放大器的線性區(qū)有較大擴展，從而在保證信號落在線性區(qū)的前提下獲得較高的效率。多赫爾蒂技術需要與其他線性化技術配合使用，效率可達30%以上。在小信號輸 入時，Peak管處于關閉狀態(tài)，Mean管接收所有輸入信號，同時Mean管也起到控制源電流的作用。Peak管的無限大阻抗使Mean管路阻抗為50歐姆的兩倍，當電流達到峰值的一半時，高輸出阻抗會使Mean管進入預飽和狀態(tài)，由于電壓已達到峰值，雖然管子未達到最大功率，但系統(tǒng)已工作在最大效率。中功率輸出時，當Mean管達到飽和狀態(tài)，適當?shù)钠珘簩淖働eak管的電流開始工作。根據(jù)負載前因理論，Peak管電流的增加將使從1/4波長傳輸線觀察的阻抗Rout變大。在合成點1/4波長傳輸線的阻抗將會增大。隨著輸出信號的增加，負載功率將一直上升，直到Peak管功率飽和，一旦達到最大值，Mean管和Peak管的阻抗將等于1/4波長傳輸線的阻抗。Mean管電流在這電平上已達到最高點，輸出功率也達到峰值。所以在加大輸入功率時，Peak管在一直調節(jié)負載來阻止Mean管進入飽和狀態(tài)，從而保持最大效率輸出。所以多赫爾蒂電路設計的目的就是在選定的負載，讓Mean和Peak兩個功放管在最理想的效率下傳輸最大的功率。前饋功率放大器技術提供了閉環(huán)系統(tǒng)的線性化精度，開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及帶寬，滿足現(xiàn)代多載波通信基站功率放大器的多載波、多制式、混模、高線性等性能指標的要求。前饋功率放大器的輸出應用了反饋校準。由于輸出校準，功率電平大，校準信號需達到較高的功率電平，這就需要額外的輔助放大器，而且要求這個輔助放大器本身的失真特性應處在前饋環(huán)系統(tǒng)指標的上限；因此，前饋技術功率放大器需要一個輔助的誤差環(huán)路來對載波對消后的互調(MD)、諧波、ACPR進行線性放大，同時自身環(huán)路不引入線性失真。[0051]本實用新型采用多赫爾蒂技術和前饋技術相結合的方法來設計功率放大器，能較大提高功率放大器的工作效率，傳統(tǒng)前饋技術功率放大器的設計思路是主功放和誤差功放功放末級都是采用工作于AB類狀態(tài)的LDMOS管進行平衡式功率合成來實現(xiàn)，本實用新型的功率放大器采用多赫爾蒂電路取代傳統(tǒng)的前饋技術功率放大器中工作于AB類的LDMOS管電路，可將功率放大器額定工作效率提高到20%以上。本實用新型將多赫爾蒂技術應用于前饋技術功率放大器中，通過隔離器和延時器解決了多赫爾蒂技術和前饋技術的融合，充分利用這兩種技術的各自優(yōu)點提供了能輸出具有高效率、高線性、即時帶寬寬的多載波信號的功率放大器，即保證了高線性又顯著提高了效率。由于多赫爾蒂匹配電路輸出端的合成點1/4波長傳輸線阻抗隨著功率的大小而變換，而且延時濾波器對工作帶外的抑制導致回波會影響到多赫爾蒂匹配電路，因此第一隔離器能保證多赫爾蒂放大器信號的穩(wěn)定性和可靠性。功率放大器中的兩次環(huán)路對消，傳統(tǒng)設計都采用同軸線的長度來實現(xiàn)時延調節(jié)，不斷地去選擇合適長度的同軸線來匹配，影響生產(chǎn)效率和成本；本實用新型通過延時器解決了可生產(chǎn)性問題，可通過DSP實現(xiàn)靈活調節(jié)，能有效降低成本。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本 實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種功率放大器，其特征在于，包括耦合器、第一調幅調相器、第一延時器、第一預推動放大管、多赫爾蒂放大器、第一隔離器、延時濾波器、合成器、第二調幅調相器、第二延時器、第二預推動放大管、誤差放大器和第二隔離器； 所述耦合器的一個輸出端連接至所述第一調幅調相器的輸入端，所述第一調幅調相器、所述第一延時器、所述第一預推動放大管和所述多赫爾蒂放大器依次連接；所述多赫爾蒂放大器的一個輸出端連接至所述第一隔離器的輸入端，所述第一隔離器的輸出端連接至所述延時濾波器的輸入端； 所述耦合器的另一個輸出端連接至所述合成器的一個輸入端，所述合成器、所述第二調幅調相器、所述第二延時器、所述第二預推動放大管和所述誤差放大器依次連接；所述多赫爾蒂放大器的另一個輸出端與所述合成器的另一個輸入端連接； 所述延時濾波器的輸出端和所述誤差放大器的輸出端都連接至所述第二隔離器。
2.根據(jù)權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述多赫爾蒂放大器為雙路平衡多赫爾蒂放大器、不平衡多赫爾蒂放大器或多路平衡多赫爾蒂放大器。
3.根據(jù)權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，還包括第一衰減電橋，所述耦合器的一個輸出端通過所述第一衰減電橋與所述第一調幅調相器連接。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的功率放大器，其特征在于，還包括第二衰減電橋，所述合成器通過所述第二衰減電橋與所述第二調幅調相器連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述誤差放大器為AB類LDMOS管。
6.根據(jù)權利要求1所述 的功率放大器，其特征在于，所述第一延時器為可調延時器。
7.根據(jù)權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述第二延時器為可調延時器。
專利摘要本實用新型公開一種功率放大器，耦合器的一個輸出端連接至第一調幅調相器的輸入端，第一調幅調相器、第一延時器、第一預推動放大管和多赫爾蒂放大器依次連接；多赫爾蒂放大器的一個輸出端連接至第一隔離器的輸入端，第一隔離器的輸出端連接至延時濾波器的輸入端；耦合器的另一個輸出端連接至合成器的一個輸入端，合成器、第二調幅調相器、第二延時器、第二預推動放大管和誤差放大器依次連接；多赫爾蒂放大器的另一個輸出端與合成器的另一個輸入端連接；延時濾波器的輸出端和誤差放大器的輸出端都連接至第二隔離器。本實用新型功率放大器能輸出高效率、高線性、即時帶寬寬的多載波信號。
文檔編號H03F1/02GK203119844SQ20132006506
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權日2013年2月4日
發(fā)明者李合理, 劉海濤, 徐毅 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司