專利名稱：寬帶功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種寬帶功率放大器，尤其地，涉及一種使用簡易電路結(jié)構(gòu)而
同時具有寬帶特性并且在整合性和小型化層面具有優(yōu)勢的寬帶功率放大器。
背景技術(shù)：
近年來，由于移動通訊端子、中繼及基站的小型化與多功能性，對于改進消耗幾乎 所有消耗功率的RF功率放大器的效率的許多研究正在被努力執(zhí)行以增加電池時間，其中 對代表用于增加RF功率放大器的效率的解決方案的多爾蒂(Doherty)功率放大器的研究 被主要地執(zhí)行。 第一個多爾蒂放大器在1936年由W. H. Doherty提出，其中載波放大器和峰值放大 器(peaking amplifier)使用四分之一波長轉(zhuǎn)換器(A/4線)彼此間并聯(lián)連接。所述多爾 蒂放大器通過峰值放大器根據(jù)功率電平改變供應(yīng)給負載的電流量以控制載波放大器的負 載線路阻抗，藉此提高其效率。 用于電話聽筒中使用的多爾蒂功率放大器，即用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的移動通訊端子 的多爾蒂放大器通過諸如包括一個電感器L及一個電容器C的Ji-網(wǎng)絡(luò)的電路取代四分之 一波長轉(zhuǎn)換器。輸入匹配電路被連接到載波放大器和峰值放大器的輸入端子，以及輸出匹 配電路被連接到載波放大器和峰值放大器的輸出端子。 用于移動通訊端子的多爾蒂功率放大器的實現(xiàn)中，由于其增加的大小的重要性， 所以其需要被小型化，在這種情況下，盡管其需要在芯片上整合，由于其大小及電感器損 耗，多爾蒂放大器在PCB封裝上被實現(xiàn)。 為了加寬頻率的帶寬以及獲取寬帶特性，通過傳統(tǒng)上包括兩個或三個電感器、一 個電容器和/或一個微帶線(micro-strip line)的匹配電路，參考阻抗大致地與所期望的 阻抗相匹配。在這種情況下，電路結(jié)構(gòu)隨著匹配電路數(shù)目的增加變得復(fù)雜，使得芯片和電路 的大小變得更大，并且由于額外使用無源設(shè)備而使成本增加。因此，隨著無源設(shè)備數(shù)目的增 加，整個電路中的匹配電路損失由于無源設(shè)備中的損失而增加，從而引起電路效率降低。
圖1是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾蒂功率放大器的第一個實例的電路示意圖，以及 圖2是說明加寬圖1中多爾蒂功率放大器頻率的帶寬的一個實例的電路示意圖。圖l和圖 2中的參考數(shù)字ll代表載波放大器，參考數(shù)字13、14、23及24代表輸出匹配電路、參考數(shù) 字15代表微帶線，以及參考數(shù)字21代表峰值放大器。微帶線15作用如同四分之一波長轉(zhuǎn) 換器。負載阻抗&及特性阻抗R。不需要分別是500hm及1000hm，但是需要滿足條件R。= R^X2。圖2實現(xiàn)了從負載阻抗&到具有兩部分輸出匹配電路13、14、23及24的功率裝置 的最佳功率源阻抗R。pt匹配載波放大器11與峰值放大器21的輸出阻抗的程序，藉此加寬 頻率的帶寬。 圖3是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾蒂功率放大器的第二個實例的電路示意圖，以及 圖4是說明加寬圖3中多爾蒂功率放大器頻率的帶寬的一個實例的電路示意圖。在圖3和 圖4中，參考數(shù)字31代表載波放大器，參考數(shù)字33代表微帶線，參考數(shù)字41代表峰值放大器，參考數(shù)字43代表偏置線，以及參考數(shù)字51和53代表輸出匹配電路。通過降低作用如 同四分之一波長轉(zhuǎn)換器的微帶線33的特性阻抗，圖3的多爾蒂功率放大器具有考慮到小型 化及整合性層面有優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)，圖4代表通過實現(xiàn)從負載阻抗&到具有兩部分輸出匹配電 路51及53的功率裝置的最佳功率源阻抗R。pt匹配載波放大器31與峰值放大器41的輸出 阻抗的程序來加寬頻率的帶寬的結(jié)構(gòu)。 圖5是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾蒂功率放大器的第三個實例的電路示意圖。圖5 的參考數(shù)字61是載波放大器；參考數(shù)字63、73及81是輸出匹配電路；參考數(shù)字65是功能 類似四分之一波長轉(zhuǎn)換器的微帶線；參考數(shù)字71是峰值放大器；以及參考數(shù)字75是偏置 線。在圖5中，所述兩部分輸出匹配電路63、73及81中的一階輸出匹配電路63及73被用 于加寬頻率的帶寬，以及被設(shè)置在載波放大器61與峰值放大器71的輸出線上。圖5的多 爾蒂功率放大器具有與圖4的多爾蒂功率放大器幾乎相同的特性。 圖2、圖4以及圖5的第一到第三個實例使用兩部分輸出匹配電路來加寬頻率的帶
寬，藉此獲取寬帶特性，在這種情況下，其結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，從而產(chǎn)生較大尺寸的芯片與電路，
以及所有電路的匹配電路損耗由于無源設(shè)備中的損耗而增加，從而降低了電路的效率。特
別地，由于作用如同四分之一波長轉(zhuǎn)換器的微帶線被用作移動通訊端子的功率放大器時的
高特性阻抗，現(xiàn)有技術(shù)的第一個實例在整合性與小型化層面是有弱點的。 此外，即使當(dāng)多爾蒂功率放大器被用在印刷電路板的封裝上以實現(xiàn)用于移動通訊
端子的功率放大器時，由于使用了若干無源設(shè)備，封裝尺寸及制造成本會增加。 除了這樣的一個功率放大器在小型化層面上的缺點之外，功率放大器的寬帶特性
可能會限制要被用在下一代移動通訊系統(tǒng)中的功率放大器的采用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種功率放大器，其由于四分之一波長轉(zhuǎn)換器的 低特性阻抗而在整合性及小型化層面具有優(yōu)勢且具有簡易的電路結(jié)構(gòu)而同時顯示出寬帶 特性。 本發(fā)明的另外一個目的是提供一種功率放大器，其通過使用四分之一波長轉(zhuǎn)換器 本身作為輸入匹配電路實現(xiàn)實質(zhì)上的兩部分輸入匹配電路而具有簡易的電路結(jié)構(gòu)并同時 顯示出寬帶特性。
技術(shù)方案 根據(jù)本發(fā)明的一個層面，提供了一種寬帶功率放大器，其包括被并聯(lián)連接的第一 放大器及第二放大器；被連接到所述第一放大器的輸出端子的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器， 以通過控制所述第一放大器的負載線路阻抗執(zhí)行輸出匹配功能；被連接到所述第二放大器 的輸出端子的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器，以通過控制所述第二放大器的負載線路阻抗執(zhí)行 輸出匹配功能；以及被連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換 器的后端的輸出匹配電路。 根據(jù)本發(fā)明的另外一個層面，提供了一種寬帶功率放大器，其包括被并聯(lián)連接 的第一放大器及第二放大器；被串聯(lián)連接到所述第一放大器的輸出端子的第一阻抗控制 線；被串聯(lián)連接到所述第二放大器的輸出端子的第二阻抗控制線；并聯(lián)連接所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的輸出側(cè)的輸出線；被設(shè)置在所述輸出線上以使負載阻抗與(其中U/及。w -"^^^~~ 匹配的輸出匹配電路，其中R。ut代表所述第一阻抗控制線的輸出阻抗，以及R。ut' 代表所述第二阻抗控制線的輸出阻抗；特性阻抗R。滿足條件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控制 線的輸出阻抗R。ut與R。pt匹配，其中R。pt代表載波放大器的最佳功率源阻抗；以及特性阻抗 R。'滿足條件R卿'<R。' <R。ut'或R。pt' >R。' >R。ut'的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器被 設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸出阻抗R。ut'與R一'匹配，其中 R。pt'代表峰值放大器的最佳功率源阻抗。 根據(jù)本發(fā)明的又一個層面，提供了一種寬帶功率放大器，其包括被并聯(lián)連接的第
一放大器及第二放大器；被連接到所述第一放大器的輸入端子的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換 器，以通過控制載波放大器的輸入阻抗執(zhí)行輸入匹配功能；被連接到所述第二放大器的輸 入端子的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器，以通過控制載波放大器的負載線路阻抗執(zhí)行輸入匹配 功能；以及被連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器以及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器的前 端的輸入匹配電路。 根據(jù)本發(fā)明的再一個層面，提供了一種寬帶功率放大器，其包括被并聯(lián)連接的第 一放大器及第二放大器；被串聯(lián)連接到所述第一放大器的輸入端子的第一阻抗控制線；被 串聯(lián)連接到所述第二放大器的輸入端子的第二阻抗控制線；并聯(lián)連接所述第一阻抗控制線 與所述第二阻抗控制線的輸入端的輸入線；被設(shè)置在所述輸入線上以使輸入阻抗與Rin〃(其中及,"〃i^ =^~~^V)
^," +《" 匹配的輸入匹配電路，其中Ri/代表所述第二阻抗控制線的輸入阻抗，以及Rin代 表所述第一阻抗控制線的輸入阻抗；特性阻抗&滿足條件Rin < & < Rin—。ut或"Rin > Ri > Rin—。ut"的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控 制線的輸入阻抗Rin與Rin—。ut匹配，其中Rin—。pt代表所述第一放大器的最佳輸入阻抗；以及特 性阻抗IV滿足條件Rin' <R/ <Rin—。pt'或RJ >IV >Rin—。pt'的第二四分之一波長 轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸入阻抗Rin'與Rin—。pt' 匹配，其中Rin—。pt'代表第二放大器的最佳輸入阻抗。
有益效果 根據(jù)本發(fā)明，所述寬帶功率放大器由于四分之一波長轉(zhuǎn)換器的低特性阻抗而在整
合性及小型化層面具有優(yōu)勢且由于其簡易的電路結(jié)構(gòu)而使芯片和電路的尺寸都減小，以及 由于被減少的無源設(shè)備數(shù)目而使成本減小，通過使用所述四分之一波長轉(zhuǎn)換器本身作為輸 入匹配電路或輸出匹配電路實現(xiàn)實質(zhì)上兩部分輸出匹配電路或?qū)嵸|(zhì)上兩部分輸入匹配電 路。此外，所述寬帶功率放大器通過減小由于無源設(shè)備中的損耗引起的整個電路的匹配電 路損耗使電路的效率提高。
此外，在效率及線性層面具有優(yōu)勢的寬帶功率放大器可在一寬頻率范圍中被操作 并且可被小型化及被整合。


本發(fā)明的以上及其它目的與特征將從與附圖一起被提供的實施例的以下描述中 變得顯而易見，其中 圖1和圖2是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾蒂功率放大器的第一個實例的電路示意 圖； 圖3和圖4是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾蒂功率放大器的第二個實例的電路示意 圖； 圖5是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾蒂功率放大器的第三個實例的電路示意圖；
圖6至圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的第一至第三實施例的寬帶功率放大器的電路示意 圖； 圖9至圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的第四至第六實施例的寬帶功率放大器的電路示 意圖； 圖12和圖13分別說明代表在負載阻抗是50ohm的情況下的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多爾 蒂功率放大器及根據(jù)本發(fā)明的寬帶功率放大器的頻帶特性的曲線圖；
圖14是說明根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的寬帶功率放大器的電路示意圖，以及
圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的寬帶功率放大器的電路示意圖。
具體實施例方式
實施本發(fā)明的最佳方式 在下文中，本發(fā)明的示范性實施例將參考所述附圖被詳細地描述。 圖6至圖8是根據(jù)本發(fā)明的第一至第三實施例的用于輸出匹配的寬帶功率放大器
的電路示意圖； 首先參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的寬帶功率放大器包括被并聯(lián)連接的第 一放大器111及第二放大器121，被連接到所述第一放大器111的輸出端子的第一四分之一 波長轉(zhuǎn)換器113，以經(jīng)由對所述第一放大器111的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸出匹配功能， 被連接到所述第二放大器121的輸出端子的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器123，以經(jīng)由對所述 第二放大器121的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸出匹配功能，以及被連接到第一微帶線113 及第二微帶線123的后端的輸出匹配電路131。 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器113及123分別 包括第一及第二微帶線。此外，所述第一放大器111及所述第二放大器121可分別包括載 波放大器及峰值放大器，反之亦然。 參考圖7，除了四分之一波長轉(zhuǎn)換器分別被用Ji _網(wǎng)絡(luò)115及125代替外，根據(jù) 本發(fā)明的第二實施例的寬帶功率放大器等同于所述第一實施例的寬帶功率放大器。所述 ^ _網(wǎng)絡(luò)115及125中的任一個具有帶有電感器L及電容器C的電感-電容電路。盡管在 圖4B中使用一個電感器L及兩個電容器C來實現(xiàn)任一個Ji _網(wǎng)絡(luò)115及125，但是兩個電 感器L及一個電容器C可被用來實現(xiàn)一個Ji-網(wǎng)絡(luò)。例如，電容器C可被布置在Ji-網(wǎng)絡(luò)115的電感器L的位置，而電感器L可被布置在-網(wǎng)絡(luò)115的電容器C的位置。
參考圖8，除了四分之一波長轉(zhuǎn)換器分別使用T-網(wǎng)絡(luò)117及127代替外，根據(jù)本發(fā) 明的第三實施例的寬帶功率放大器等同于所述第一實施例的寬帶功率放大器。所述T-網(wǎng) 絡(luò)117及127中的任一個具有帶有電感器L及電容器C的電感-電容電路。盡管在圖8中 有一個電感器L及兩個電容器C被用來實現(xiàn)任一 T-網(wǎng)絡(luò)117及127，但是兩個電感器L及 一個電容器C可被用來實現(xiàn)一個T-網(wǎng)絡(luò)。例如，電容器C可被布置在T-網(wǎng)絡(luò)117的電感 器L的位置，而電感器L可被布置在T-網(wǎng)絡(luò)117的電容器C的位置。 同時，盡管四分之一波長轉(zhuǎn)換器通過在圖7和圖8的實施例中的Ji-網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng) 絡(luò)被實現(xiàn)，但是任何保證使用電感器及電容器的四分之一波長轉(zhuǎn)換器的特性的電路可被應(yīng) 用到根據(jù)本發(fā)明的寬帶功率放大器，而不是所述n _網(wǎng)絡(luò)及T-網(wǎng)絡(luò)。 為了有助于理解分別根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實施例的寬帶功率放大器的操作 特性，寬帶功率放大器將只參考圖6進行詳細地描述。 被串聯(lián)連接到所述第一放大器111的輸出端子的線作用如同第一阻抗控制線，被 串聯(lián)連接到所述第二放大器121的輸出端子的線作用如同第二阻抗控制線，以及并聯(lián)連接 所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的線作用如同輸出線。 假設(shè)R。pt代表所述第一放大器111的最佳功率源阻抗，R。pt'代表所述第二放大器 121的最佳功率源阻抗，R。ut代表所述第一阻抗控制線的輸出阻抗，以及R。J代表所述第二 阻抗控制線的輸出阻抗，則使負載阻抗與R。ut〃R。ut'(其中i 。w〃及。w'=及0"《(，)
wf卞 似 匹配的輸出匹配電路被設(shè)置在所述輸出線上，以及特性阻抗R。滿足條件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器113被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上， 以使所述第一阻抗控制線的輸出阻抗R。ut與R。pt匹配。 特性阻抗R。'滿足條件R。pt' <R。' <R。ut'或R。pt' >R。' > R。ut'的第二四 分之一波長轉(zhuǎn)換器123被設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸出阻抗 R。加'與R。pt'匹配。 根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實施例的寬帶功率放大器由于四分之一波長轉(zhuǎn)換器的 低特性阻抗而在整合性及小型化層面具有優(yōu)勢。 包括微帶線113及123的四分之一波長轉(zhuǎn)換器；Ji _網(wǎng)絡(luò)115及125 ;或T-網(wǎng)絡(luò) 117及127，被用在輸出匹配電路中，以從實質(zhì)上實現(xiàn)兩部分輸出匹配電路，藉此加寬頻率 的帶寬，以獲得廣泛的寬帶特性。此外，在電路的復(fù)雜性和成本以及匹配電路的損耗層面， 所述兩部分輸出匹配電路實質(zhì)上如同一個單一部分的輸出匹配電路。 選擇性地，第二實施例中的_網(wǎng)絡(luò)115和125及T-網(wǎng)絡(luò)117及127中的一個或 多個電感器L可通過諸如微帶線的小型電感器或通過對于匪IC芯片到模塊的連接不可或 缺的鍵合線電感器(bondwireinductor)(例如鍵合線電感器)來實現(xiàn)，以改善電路的復(fù)雜 性、成本及匹配電路的損耗。 圖9至圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四到第六實施例的用于輸出匹配的寬帶功率放大 器的電路示意圖。 首先參考圖9，第四實施例的寬帶功率放大器包括被并聯(lián)連接的第一放大器211及第二放大器221以引起多爾蒂操作，被連接到所述第一放大器211的輸出端子的第一四 分之一波長轉(zhuǎn)換器213以經(jīng)由對所述第一放大器211的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸出匹配 功能，以及被連接到所述第二放大器221的輸出端子的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器225以經(jīng) 由對所述第二放大器221的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸出匹配功能。第四實施例的寬帶多 爾蒂功率放大器進一步包括被連接在所述第二放大器221的輸出端子與所述第二四分之 一波長轉(zhuǎn)換器225之間的偏置線223以使所述第二放大器221的輸出阻抗足以相比較于輸 出端子的阻抗及所述第一放大器211的阻抗高，以及被連接在所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換 器213與所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器225后端的輸出匹配電路231。
根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器213與225分別 包括第一及第二微帶線。此外，所述第一放大器211及所述第二放大器221可分別包括載 波放大器及峰值放大器，反之亦然。 現(xiàn)參考圖IO，根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的寬帶功率放大器與所述第四實施例的 寬帶功率放大器相同，除了四分之一波長轉(zhuǎn)換器分別由Ji-網(wǎng)絡(luò)215及227實現(xiàn)外。所述 ^ -網(wǎng)絡(luò)215及227中的任一個包括具有電感器L及電容器C的電感-電容電路。盡管在 圖10中有一個電感器L及兩個電容器C被用來實現(xiàn)任一 Ji-網(wǎng)絡(luò)215及227，兩個電感器 L及一個電容器C也可被用來實現(xiàn)一個Ji _網(wǎng)絡(luò)。例如，電容器C可被布置在所述Ji _網(wǎng)絡(luò) 215的電感器L的位置，以及電感器L可被布置在所述Ji -網(wǎng)絡(luò)215的電容器C的位置。
參考圖11 ，根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的寬帶功率放大器與所述第四實施例的寬帶 功率放大器相同，除了四分之一波長轉(zhuǎn)換器分別使用T-網(wǎng)絡(luò)217及229實現(xiàn)外。所述T-網(wǎng) 絡(luò)217及229中的任一個具有帶有電感器L及電容器C的電感-電容電路。盡管在圖11 中有一個電感器L及兩個電容器C被用來實現(xiàn)任一 T-網(wǎng)絡(luò)217及229，兩個電感器L及一 個電容器C也可被用來實現(xiàn)一個T-網(wǎng)絡(luò)。例如，電容器C可被布置在所述T-網(wǎng)絡(luò)217的 電感器L的位置，以及電感器L可被布置在所述T-網(wǎng)絡(luò)217的電容器C的位置。
同時，盡管在圖10和圖11的實施例中的四分之一波長轉(zhuǎn)換器由Ji-網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng) 絡(luò)實現(xiàn)，但是任何保證使用電感器及電容器的四分之一波長轉(zhuǎn)換器的特性的電路可被施加 到根據(jù)本發(fā)明的寬帶功率放大器，而不是n _網(wǎng)絡(luò)及T-網(wǎng)絡(luò)。 為了用助于理解分別根據(jù)本發(fā)明第四至第六實施例的寬帶功率放大器的操作特 性，對寬帶功率放大器的描述將只參考圖9進行。 被串聯(lián)連接到所述第一放大器211的輸出端子的線作用如同第一阻抗控制線，被 串聯(lián)連接到所述第二放大器221的輸出端子的線作用如同第二阻抗控制線，以及并聯(lián)連接 所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的線作用如同輸出線。 假設(shè)R。pt代表所述第一放大器211的最佳功率源阻抗；R。pt'代表所述第二放大器 221的最佳功率源阻抗；R。ut代表所述第一阻抗控制線的輸出阻抗；以及R。ut'代表所述第 二阻抗控制線的輸出阻抗，使負載阻抗與R。ut〃R。ut'匹配的輸出匹配電路被設(shè)置在輸出線 上，以及特性阻抗R。滿足條件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換 器213被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控制線的輸出阻抗R。ut與R。pt匹 配。 特性阻抗R。'滿足條件R一' <R。' <R。ut'或R。pt' >R。' > R。ut'的第二四 分之一波長轉(zhuǎn)換器225被設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸出阻抗
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根據(jù)本發(fā)明第四至第六實施例的寬帶功率放大器由于四分之一波長轉(zhuǎn)換器的低 特性阻抗而在整合性及小型化層面具有優(yōu)勢，其可包括微帶線213及225 ; -網(wǎng)絡(luò)215及 227 ;或者T-網(wǎng)絡(luò)217及229。 四分之一波長轉(zhuǎn)換器被用在輸出匹配電路中，以從實質(zhì)上實現(xiàn)兩部分輸出匹配電 路，藉此加寬頻率的帶寬以獲取廣泛的帶寬特性。此外，在電路的復(fù)雜性及制造成本以及匹 配電路的損耗層面，所述兩部分輸出匹配電路實質(zhì)上如同一個單一部分的輸出匹配電路。
選擇性地，第五和第六實施例中的_網(wǎng)絡(luò)215和227以及T_網(wǎng)絡(luò)217和229中 的一個或多個電感器L可通過諸如微帶線的小型電感器或通過對于匪IC芯片到模塊的連 接不可或缺的鍵合線電感器(例如鍵合線電感器)來實現(xiàn)，以改善電路的復(fù)雜性、成本及匹 配電路的損耗。 現(xiàn)有技術(shù)中的寬帶多爾蒂功率放大器在圖3中進行了說明，當(dāng)負載阻抗RJ皮確定 時，用于將阻抗^轉(zhuǎn)換到R。pt/2的阻抗轉(zhuǎn)換(或阻抗匹配)需要對輸出匹配電路51執(zhí)行， 以使從第一放大器31及第二放大器41的輸出端子觀察到的阻抗為R。pt。
為了比較根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的寬帶多爾蒂放大器與上述的現(xiàn)有技術(shù)，假設(shè) 在圖10中所說明的根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的寬帶多爾蒂放大器中的所述第一放大器和 所述第二放大器的阻抗特性相同。 在根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的寬帶功率放大器中，當(dāng)負載阻抗RJ皮確定時，用于 將阻抗&轉(zhuǎn)換到R。pt/2的阻抗轉(zhuǎn)換(或阻抗匹配)需要對輸出匹配電路231執(zhí)行，以使從 第一放大器211及第二放大器221的輸出端子觀察到的阻抗為R。pt。原因是作用如同四分 之一波長轉(zhuǎn)換器的n _網(wǎng)絡(luò)215及227執(zhí)行從阻抗R。ut到R。pt的轉(zhuǎn)換。
為了實現(xiàn)上述比例的阻抗匹配，在本發(fā)明的實施例中，有兩部分匹配被執(zhí)行。在圖 3中的相對應(yīng)部分中的匹配比例是R。pt/2&，并且如果在圖10中R。pt = R。pt'和R。ut = R。ut'， 則匹配比例是R。ut/2&和R。pt/R。ut。 一般而言，由于R。pt < R。ut < &的關(guān)系，圖10中的頻率 特性優(yōu)于圖3中的頻率特性。原因是，在設(shè)計微電路中，阻抗匹配電路的頻率特性，即阻抗 轉(zhuǎn)換器所工作的期望的操作頻率范圍隨著匹配比例變得較大而變得較窄。
圖12和圖13分別說明代表在圖4和圖10中所示的功率放大器的頻帶特性的曲 線圖。我們可從說明兩個功率放大器的頻率特性的模擬結(jié)果的曲線圖中看出，圖io中的寬 帶功率放大器較優(yōu)于圖4中的寬帶功率放大器。 同時，如在功率放大器的RF電路中，電路操作的頻率的帶寬被阻抗匹配比例最大 的電路的一部分確定。因此，有必要注意輸入匹配電路、外部匹配電路以及輸出匹配電路的 阻抗匹配比例。 圖14是說明根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的用于輸入匹配的寬帶功率放大器的電路 示意圖。 首先參考圖14，根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的寬帶功率放大器包括被并聯(lián)連接的第 一放大器323以及第二放大器333，被連接到所述第一放大器323的輸出端子的第一四分 之一波長轉(zhuǎn)換器321以經(jīng)由對所述第一放大器323的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸出匹配功 能，被連接到所述第二放大器333的輸入端子的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器331以經(jīng)由對所 述第二放大器333的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸入匹配功能，以及被連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器321及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器331的前端的輸出匹配電路311。
在所述第七實施例中，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器321及331分別包括 第一及第二微帶線。此外，所述第一放大器323及所述第二放大器333可分別包括載波放 大器及峰值放大器，反之亦然。 所述第七實施例的寬帶功率放大器的阻抗匹配特性將詳細地被描述。 被串聯(lián)連接到所述第一放大器323的輸入端子的線作用如同第一阻抗控制線，被
串聯(lián)連接到所述第二放大器333的輸入端子的線作用如同第二阻抗控制線，以及并聯(lián)連接
所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的線作用如同輸入線。 假設(shè)Rin 。pt代表所述第一放大器323的最佳輸入阻抗；Rin 。pt'代表所述第二放大 器333的最佳輸入阻抗；Rin代表所述第一阻抗控制線的輸入阻抗；以及RJ代表所述第二 阻抗控制線的輸入阻抗；使輸入阻抗與Rin〃Rin'匹配的輸入匹配電路被設(shè)置在輸入線上， 以及特性阻抗&滿足條件Rin—。pt < & < Rin或Rin—。pt > & > Rin的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換 器321被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控制線的輸入阻抗Rin與Rin—。pt 匹配。 特性阻抗Ri'滿足條件Rin。pt' <R/ <Rin'或Ri"t' >R/ > Rin'的第二四 分之一波長轉(zhuǎn)換器331被設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，使所述第二阻抗線的輸出阻抗
R。ut'與V匹配。 選擇性地，微帶線的四分之一波長轉(zhuǎn)換器321及331可透過諸如_網(wǎng)絡(luò)和T-網(wǎng) 絡(luò)的各自具有電感器L及電容器C的電感-電容電路來實現(xiàn)。 此外，在所述Ji-網(wǎng)絡(luò)和T-網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個電感器L可通過諸如微帶線的小 型電感器或通過對于匪IC芯片到模塊的連接不可或缺的鍵合線電感器(例如鍵合線電感 器)來實現(xiàn)，以改善電路的復(fù)雜性、成本及匹配電路的損耗。 圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的用于輸入匹配的寬帶功率放大器的電路 示意圖。 參考圖15，根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的寬帶功率放大器包括被并聯(lián)連接的第一放 大器423及第二放大器433，被連接到所述第一放大器423的輸入端子的第一四分之一波長 轉(zhuǎn)換器421以經(jīng)由對所述第一放大器423的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸入匹配功能，以及 被連接到所述第二放大器433的輸入端子的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器431以經(jīng)由對所述第 二放大器433的負載線路阻抗的控制執(zhí)行輸入匹配功能，其中所述第一及第二四分之一波 長轉(zhuǎn)換器421及431分別包括第一及第二微帶線。 根據(jù)所述第八實施例的寬帶功率放大器進一步包括延遲補償電路441，其被連接 到在所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器421與所述第一放大器423之間的位置以及所述第二四 分之一波長轉(zhuǎn)換器431與所述第二放大器433之間的位置其中的一個或全部，以補償所述 第一放大器423及所述第二放大器433與連接到所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器421 及431的前端的輸入匹配電路411之間的延遲。 所述第八實施例的寬帶功率放大器的阻抗匹配特性將被描述。在這里，所述延遲 補償電路441的結(jié)構(gòu)及布線在本技術(shù)領(lǐng)域中是被熟知的，因此其詳細描述將被省略。
被串聯(lián)連接到所述第一放大器423的輸入端子的線作用如同第一阻抗控制線，被 串聯(lián)連接到所述第二放大器433的輸入端子的線作用如同第二阻抗控制線，以及并聯(lián)連接所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的線作用如同輸入線。 在所述第八實施例中，所述第一放大器423及所述第二放大器433可分別包括載 波放大器及峰值放大器，反之亦然。 假設(shè)Rin 。pt代表所述第一放大器423的最佳輸入阻抗；Rin 。pt'代表所述第二放大 器433的最佳輸入阻抗；Rin代表所述第一阻抗控制線的輸入阻抗；以及RJ代表所述第二 阻抗控制線的輸入阻抗；使輸入阻抗與Rin〃Rin'匹配的輸入匹配電路被設(shè)置在輸入線上， 以及特性阻抗&滿足條件Rin—。pt < & < Rin或Rin—。pt > & > Rin的第一四分之一波長轉(zhuǎn)換 器421被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控制線的輸入阻抗Rin與Rin—。pt 匹配。 特性阻抗Ri'滿足條件Rif' <R/ <Rin'的第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器431被
設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸入阻抗Ri/與Rin—。pt'匹配。 選擇性地，所述四分之一波長轉(zhuǎn)換器421及431可通過諸如Ji _網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng)絡(luò)的 電感-電容電路來實現(xiàn)。 此外，在所述Ji -網(wǎng)絡(luò)及所述T-網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個電感器可通過諸如微帶線的 小型電感器或通過對于匪IC芯片到模塊的連接不可或缺的鍵合線電感器(例如鍵合線電 感器)來實現(xiàn)，以改善電路的復(fù)雜性、成本及匹配電路的損耗。 盡管本發(fā)明已相應(yīng)于示范性的實施例被顯示及描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域的那些技術(shù) 人員會理解到，系統(tǒng)及方法僅是本發(fā)明的范例，以及各種變化及修改可在不脫離以下權(quán)利 要求所確定的本發(fā)明的范圍的前提下來實現(xiàn)。
1權(quán)利要求
一種寬帶功率放大器，其包含并聯(lián)連接的第一放大器及第二放大器；第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其連接到所述第一放大器的輸出端子，以通過控制所述第一放大器的負載線路阻抗執(zhí)行輸出匹配功能；第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其連接到所述第二放大器的輸出端子，以通過控制所述第二放大器的負載線路阻抗執(zhí)行輸出匹配功能；以及輸出匹配電路，其連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器的后端。
2. 如權(quán)利要求1所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括載波放大器，所述第二 放大器包括峰值放大器，并且被并聯(lián)連接的所述載波放大器與所述峰值放大器引起多爾蒂 (Doherty)操作，進一步包括偏置線，其連接在所述峰值放大器的輸出端子與所述第二四分之一波長轉(zhuǎn) 換器之間。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器中 的每一個都包括微帶線或電感-電容電路。
4. 如權(quán)利要求3所述的功率放大器，其中，所述電感_電容電路包括Ji _網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng)絡(luò)。
5. 如權(quán)利要求4所述的功率放大器，其中，所述電感-電容電路中的一個或更多個電感 器包括微帶線或鍵合線電感器。
6. —種寬帶功率放大器，其包含 并聯(lián)連接的第一放大器及第二放大器；第一阻抗控制線，其串聯(lián)連接到所述第一放大器的輸出端子； 第二阻抗控制線，其串聯(lián)連接到所述第二放大器的輸出端子； 輸出線，其并聯(lián)連接所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的輸出側(cè)； 輸出匹配電路，設(shè)置在所述輸出線上以使負載阻抗與R。ut〃R。ut '(其中H、K"',)匹配，其中R。ut代表所述第一阻抗控制線的輸出阻抗，以及R。ut'代表所述第二阻抗控制線的輸出阻抗；第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其特性阻抗R。滿足條件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut 且被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控制線的輸出阻抗R。ut與R。pt匹配， 其中R。pt代表所述第一放大器的最佳功率源阻抗；以及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其特性阻抗R。'滿足條件R。pt' <R。' <R。ut'或R。pt' > R。' >R。ut'且被設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸出阻抗R。ut'與 R。pt'匹配，其中R一'代表所述第二放大器的最佳功率源阻抗。
7. 如權(quán)利要求6所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括載波放大器，所述第二 放大器包括峰值放大器，并且被并聯(lián)連接的所述載波放大器與所述峰值放大器引起多爾蒂 操作，進一步包括偏置線，其連接在所述峰值放大器與所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器之間。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器中 的每一個都包括微帶線或電感-電容電路。
9. 如權(quán)利要求8所述的功率放大器，其中，所述電感_電容電路包括_網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng)絡(luò)。
10. 如權(quán)利要求S所述的功率放大器，其中，所述電感-電容電路中的一個或更多個電 感器包括微帶線或鍵合線電感器。
11. 一種寬帶功率放大器，其包含 并聯(lián)連接的第一放大器及第二放大器；第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其連接到所述第一放大器的輸入端子，以通過控制所述第 一放大器的輸入阻抗執(zhí)行輸入匹配功能；第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其連接到所述第二放大器的輸入端子，以通過控制所述第 一放大器的負載線路阻抗執(zhí)行輸入匹配功能；以及輸入匹配電路，其連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換 器的前端。
12. 如權(quán)利要求11所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括載波放大器，所述第 二放大器包括峰值放大器，并且被并聯(lián)連接的所述載波放大器與所述峰值放大器引起多爾 蒂操作，進一步包括延遲補償電路，其連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器與所述載波放大器 之間的位置以及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器與所述峰值放大器之間的位置中的一個或 全部，以補償所述載波放大器與所述峰值放大器之間的延遲。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換 器中的每一個都包括微帶線或電感-電容電路。
14. 如權(quán)利要求13所述的功率放大器，其中，所述電感-電容電路包括Ji-網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng)絡(luò)。
15. 如權(quán)利要求13所述的功率放大器，其中，所述電感-電容電路中的一個或更多個電 感器包括微帶線或鍵合線電感器。
16. —種寬帶功率放大器，其包含 并聯(lián)連接的第一放大器及第二放大器；第一阻抗控制線，其串聯(lián)連接到所述第一放大器的輸入端子； 第二阻抗控制線，其串聯(lián)連接到所述第二放大器的輸入端子； 輸入線，其并聯(lián)連接所述第一阻抗控制線與所述第二阻抗控制線的輸入側(cè)；輸入匹配電路，其被設(shè)置在所述輸入線上以使輸入阻抗與Ri乂/Ri/ (其中 《"〃i^'-及'"xA",)匹配，其中RJ代表所述第二阻抗控制線的輸入阻抗，以及Rin代表所述第一阻抗控制線的輸入阻抗；第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其特性阻抗&滿足Rin < & < Rin—。pt或Rin > & > Rin—。pt且 被設(shè)置在所述第一阻抗控制線上，以使所述第一阻抗控制線的輸入阻抗Rin與Rin—。pt匹配， 其中Rin—。Pt代表所述第一放大器的最佳輸入阻抗；以及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器，其特性阻抗IV滿足RJ <IV <Rin—。pt'或RJ >IV>Rin—。pt'且被設(shè)置在所述第二阻抗控制線上，以使所述第二阻抗線的輸入阻抗Rin'與Rin— 。pt'匹配，其中Rin—。pt'代表所述第二放大器的最佳輸入阻抗。
17. 如權(quán)利要求16所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括載波放大器，所述第 二放大器包括峰值放大器，并且被并聯(lián)連接的所述載波放大器與所述峰值放大器引起多爾 蒂操作，進一步包括延遲補償電路，其連接到所述第一四分之一波長轉(zhuǎn)換器與所述載波放大器 之間的位置以及所述第二四分之一波長轉(zhuǎn)換器與所述峰值放大器之間的位置中的一個或 全部，以補償所述載波放大器和所述峰值放大器之間的延遲。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波長轉(zhuǎn)換 器中的每一個都包括微帶線或電感-電容電路。
19. 如權(quán)利要求18所述的功率放大器，其中，所述電感-電容電路包括Ji-網(wǎng)絡(luò)或T-網(wǎng)絡(luò)。
20. 如權(quán)利要求IS所述的功率放大器，其中所述電感-電容電路中的一個或更多個電 感器包括微帶線或鍵合線電感器。
全文摘要
本發(fā)明通過使用四分之一波長轉(zhuǎn)換器本身作為輸入匹配電路或輸出匹配電路實現(xiàn)實質(zhì)上的兩部分輸出匹配電路或?qū)嵸|(zhì)上的兩部分輸入匹配電路實現(xiàn)了寬帶功率放大器。所述寬帶功率放大器由于所述四分之一波長轉(zhuǎn)換器的低特性阻抗而在整合性及小型化層面具有優(yōu)勢且由于其簡易的電路結(jié)構(gòu)而使芯片和電路的尺寸都減小，以及由于被減少的無源設(shè)備數(shù)目而使成本減小。
文檔編號H03F3/20GK101785180SQ200880102279
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日
發(fā)明者俞大奎 申請人:維潘股份有限公司