專利名稱：一種功率放大器和發(fā)射機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域，尤其涉及一種功率放大器和發(fā)射機。
背景技術：
在無線通信系統(tǒng)中，功率放大器作為核心部件，其作用是將信號放大到 足夠的功率電平，以實現(xiàn)信號的發(fā)射、遠距離傳輸和可靠接收。
隨著現(xiàn)代無線通信技術的發(fā)展，為了實現(xiàn)高碼率的數(shù)據(jù)傳輸， 一些大動
態(tài)范圍，高峰均比的信號開始被廣泛使用，例如寬帶碼分多址(WCDMA)信 號，其信號峰均比的典型值為7-10dB。這就要求功率放大器既要滿足峰值功 率輸出時具有較好的線性程度，同時要在平均功率輸出時有較高的效率。
Doherty功率放大器是目前被廣泛使用的一種高效率、低復雜度的功放技 術，如圖1所示為現(xiàn)有技術中Doherty功率放大器的結構圖，通常由主功放 和峰值功放兩部分組成當輸入功率較小時，峰值功放關閉，此時峰值功放 輸出阻抗視為無窮大，主功放的輸出阻抗為匹配阻抗的2倍，電流達到匹配 輸出電流的一半所述主功放即達到飽和，此時Doherty功放的功率達到頂點， 即AB類功放飽和功率。隨著輸入功率增加，峰值功放打開，根據(jù)負載牽引原 理，從峰值功放口看出的輸出阻抗將升高，經(jīng)1/4波長微帶線后，主功放的 輸出阻抗將降低，主功放的輸出功率可以繼續(xù)增加，主功放的輸出電壓保持 不變，但輸出功率因為負載的減小卻持續(xù)增大。此時主功放仍然工作在飽和 狀態(tài)，因此Doherty功放仍可維持較高的效率。
峰值功放偏置在C類狀態(tài)，其增益較低，不能保證飽和功率輸出時輸出 功率與主功放相同。由于輸出功率不足，Doherty功放的增益曲線將出現(xiàn)階梯， 影響Doherty功放在大功率輸出時的線性，如圖2所示為現(xiàn)有技術中Doherty
4功率放大器輸出的曲線圖。
在現(xiàn)有技術中，為保證峰值功放有足夠的功率輸出，通常使峰值功放在 主功放飽和前提前打開。但是，本發(fā)明申請的發(fā)明人在實施本發(fā)明時發(fā)現(xiàn)現(xiàn) 有技術有以下不足，由于此時主功放并未達到效率最高點，峰值功放的提前
打開將使整個Doherty功放功率回退時的效率降低；另外峰值功放在開啟前 有一定的靜態(tài)電流泄漏，這部分電流將產(chǎn)生功率損耗，影響Doherty功放的 效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種功率放大器，包括
功率分配單元、第一功放支路、第二功放支路、阻抗變換單元，所述第 一功放支路及所述第二功放支路的輸入端分別與功率分配單元的兩個輸出端 耦合，所述第一功放支路的輸出端通過所述阻抗變換單元與所述第二功放支 路的輸出端耦合；
所述阻抗變換單元，用于第一功放支路的輸出阻抗的變換；
所述功率分配單元用于向所述第一功放支路和第二功放支路的輸入端輸 出分配后的功率信號；
所述第一功放支路包括主功放，用于放大所述第一功放支路接收到的 所述功率信號，并通過所述第一功放支路的輸出端輸出放大后的功率信號；
所述第二功放支路包括順序串聯(lián)的峰值功放驅動、第一級間匹配單元 和峰值功放，所述峰值功放驅動用于接收并放大所述功率信號后，將所述峰 值功放驅動放大后的功率信號通過所述第一級間匹配單元輸出至所述峰值功 放，所述峰值功放用于放大所述峰值功放驅動放大后的功率信號，并通過所 述第二功放支路的輸出端輸出放大后的功率信號，其中，所述第一級間匹配 單元，用于匹配所述峰值功放驅動與所述峰值功放的阻抗；所述峰值功放驅動的額定功率小于所述峰值功放；
其中，所述峰值功放的額定功率大于所述主功放，在所述第一功放支路 達到飽和時，所述第二功放支路開始放大接收到的所述功率信號。
本發(fā)明實施例還提供了一種發(fā)射機，包括信號處理單元，信號放大單元， 信號發(fā)射單元，所述信號處理單元將處理后的信號傳至所述信號放大單元， 經(jīng)所述信號放大單元放大后，由所述信號發(fā)射單元將放大后的信號發(fā)射至空 間，所述信號放大單元為上述的功率放大器。
由于峰值功放功率管的額定功率大于主功放功率管的額定功率，因此可 以調整飽和功率輸出時峰值功放和主功放的功率輸出比，使得本發(fā)明實施例 提供的功率放大器的效率曲線最高點將有更大的回退。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部 分，并不構成對本發(fā)明的限定。在附圖中
圖1所示為現(xiàn)有技術中Doherty功率放大器的結構圖； 圖2所示為現(xiàn)有技術中Doherty功率放大器輸出的曲線圖； 圖3所示為本發(fā)明功率放大器的第一實施例結構示意圖； 圖4所示為本發(fā)明功率放大器的第二實施例結構示意圖； 圖5所示為本發(fā)明實施例一種發(fā)射機的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施方式 和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施方式及其 說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
本發(fā)明實施例提供一種功率放大器及發(fā)射機。以下結合附圖對本發(fā)明進
6行詳細說明。
如圖3所示為本發(fā)明功率放大器的第一實施例結構示意圖。 包括功率分配單元301、第一功放支路310、第二功放支路320、阻抗變換
單元306，所述第一功放支路310及所述第二功放支路320的輸入端分別與功率
分配單元301的兩個輸出端耦合，所述第一功放支路310的輸出端通過所述阻
抗變換單元306與所述第二功放支路320的輸出端耦合；
阻抗變換單元306，用于第一功放支路的輸出阻抗的變換； 所述功率分配單元301用于向所述第一功放支路310和第二功放支路32
0的輸入端輸出分配后的功率信號；
所述第一功放支路310包括主功放302，用于放大所述第一功放支路3
10接收到的所述功率信號，并通過所述第一功放支路310的輸出端輸出放大
后的功率信號；
所述第二功放支路320包括順序串聯(lián)的峰值功放驅動303、第一級間匹 配單元305和峰值功放304，所述峰值功放驅動303用于接收并放大所述功率 信號后，將所述峰值功放驅動303放大后的功率信號通過所述第一級間匹配 單元305輸出至所述峰值功放304，所述峰值功放304用于放大所述峰值功放 驅動303放大后的功率信號，并通過所述第二功放支路320的輸出端輸出放 大后的功率信號，其中，所述第一級間匹配單元305，用于匹配所述峰值功放 驅動303與所述峰值功放304的阻抗；所述峰值功放驅動303的額定功率小 于所述峰值功放304的額定功率；
其中，所述峰值功放304的額定功率大于所述主功放302的額定功率； 在所述第一功放支路310達到飽和時，所述第二功放支路320開始放大接收 到的所述功率信號。
其中，所述峰值功放驅動303的額定功率小于所述峰值功放304，可以限 制所述峰值功放304在開啟前的靜態(tài)電流泄露，因此提高了整個Doherty功率 放大器的效率。其中，所述級間匹配單元305，除了用于匹配所述峰值功放驅動303與峰 值功放304之間的阻^[之外，還可同時滿足峰值功放驅動303輸出功率和峰值 功放304輸入駐波的要求，也可以對峰值功放驅動303的輸出和對峰值功放輸 入分別進行匹配，通過隔離器連接。
所述阻抗變換單元306，用于所述第一功放支路310輸出阻抗的變換，作 為本發(fā)明的一個實施例，可以將第一功放支路的輸出阻抗變換成整個功率放 大器外接負載的阻抗，從而實現(xiàn)對兩路功放支路的輸出功率進行功率合成輸 出。作為本發(fā)明的一個實施例，所述阻抗變換單元可以為l/4波長微帶線。
主功放302工作在AB類狀態(tài)，峰值功放304和峰值功放驅動303工作在B類 或C類狀態(tài)，具體實施時，根據(jù)電路的具體情況，可以通過調整峰值功放304 和峰值功放驅動303的柵極電壓使主功放飽和時峰值功放能夠同時打開。
在本實施例中，由于峰值功放304的額定功率大于主功放302的額定功率， 因此可以增加整個Doherty功放最大效率點的回退。例如，在現(xiàn)有技術中，主 功放和峰值功放均為100W的功率放大器，小功率輸入時，主功放輸出阻抗為 匹配阻抗的2倍，主功放輸出半功率，即50W時飽和，效率達到最高點，相對 滿功率輸出200W,回退為6dB;在本發(fā)明的實施例中，峰值功放304采用120W， 主功放302采用100W，通過適當選擇合路線306、及主功放和峰值功放輸出微 帶線的阻抗，小功率輸入時，主功放輸出阻抗為匹配阻抗的2.22倍，飽和功
率輸出時，主功放和峰值功放的輸出阻抗均為匹配阻抗，這種情況下，主功 放302輸出45W時飽和，相對飽和功率輸出220W，回退為6.85dB。
通過上述本發(fā)明實施例，主功放輸出小于半功率時飽和，此時為效率最 高點，本發(fā)明實施例的功放飽和功率輸出時，由于峰值功放輸出大于主功放 輸出，其輸出功率之和大于4倍的效率最高點時的輸出功率，即本發(fā)明實施例 的功放的效率曲線最高點將有更大的回退。
如圖4所示為本發(fā)明功率放大器的第二實施例結構示意圖。 包括功率分配單元401、第一功放支路410、第二功放支路420、阻抗變換單元406，所述第一功放支路410及所述第二功放支路420的輸入端分別與功率 分配單元401的兩個輸出端耦合，所述第一功放支路410輸出端通過所述阻抗 變換單元406與所述第二功放支路420的輸出端耦合；
阻抗變換單元406，用于第一功放支路410的輸出阻抗的變換；
所述功率分配單元401用于向所述第一功放支路410和第二功放支路42 0的輸入端輸出分配后的功率信號；
所述第一功放支路410包括主功放402、主功放驅動407和第二級間匹 配單元408;所述主功放驅動407、所述第二級間匹配單元408和所述主功放 402順序串聯(lián)；所述主功放驅動407，用于接收并放大所述第一功放支路410 接收到的所述功率信號后，將所述主功放驅動407放大后的功率信號通過所 述第二級間匹配單元408輸出至所述主功放402;所述主功放402用于放大所 述主功放驅動407放大后的功率信號，并通過所述第一功放支路410的輸出 端輸出放大后的功率信號，其中所述第二級間匹配單元408，用于匹配所述主 功放驅動407與所述主功放402的阻抗；所述主功放驅動407的額定功率小 于所述主功放402額定功率；
所述第二功放支路420包括順序串聯(lián)的峰值功放驅動403、第一級間匹 配單元405和峰值功放404，所述峰值功放驅動403用于接收并放大所述功率 信號后，將所述峰值功放驅動403放大后的功率信號通過所述第一級間匹配 單元405輸出至所述峰值功放404，所述峰值功放404用于放大所述峰值功放 驅動403放大后的功率信號，并通過所述第二功放支路420的輸出端輸出放 大后的功率信號，其中，所述第一級間匹配單元405，用于匹配所述峰值功放 驅動403與所述峰值功放404的阻抗；所述峰值功放驅動403的額定功率小 于所述峰值功放404的額定功率；
其中，所述峰值功放404的額定功率大于所述主功放402的額定功率； 在所述第一功放支路410達到飽和時，所述第二功放支路420開始放大接收 到的所述功率信號。所述峰值功放驅動403的額定功率比所述峰值功放404的額定功率小，可 以限制^f述峰值功放404在開啟前的靜態(tài)電流泄露。通過在峰值功放前增加驅 動級(即峰值功放驅動)，能夠使峰值功放驅動的功率管開啟前的靜態(tài)電流 泄漏遠小于峰值功放的功率管，峰值功放打開之前，本實施例的功率放大器 的效率得到提高。
阻抗變換單元406，用于所述第一功放支路410的輸出阻抗的變換，從而 實現(xiàn)對兩路功放支路的輸出功率進行功率合成輸出。作為本發(fā)明的是一個實 施例，所述阻抗變換單元可以為l/4波長微帶線。
其中，所述主功放驅動407的額定功率小于所述主功放402，用于接收所 述輸入功率信號，可以提高所述主功放402的增益，使得主功放402在飽和時 的增益與所述峰值功放404的增益相等。
作為本發(fā)明的一個實施例，所述主功放驅動407為多個串聯(lián)的功率放大 器，所述峰值功放驅動403為多個串聯(lián)的功率放大器。
作為本發(fā)明的一個實施例，所述峰值功放404的增益大于所述主功放402 的增益。例如，所述功分器401為3dB電橋輸入，主功放驅動407工作在AB類， 峰值功放驅動403工作在B類或C類，主功放402選擇額定功率為100W，偏置在AB 類時增益為15dB的功率管。峰值功放404選擇額定功率為100W，偏置在AB類增 益為18dB的功率管。由于峰值路驅動403和峰值功放404都偏置在C類，每個功 率管的實際增益較AB類下降l 2dB，兩個功率管級聯(lián)增益下降3dB左右。峰值 功放404增益比主功放大3dB，補償了損失的增益，保證了峰值功放404的輸出
能力，使整體功放性能得以提高。
作為本發(fā)明的一個實施例，所述峰值功放404增益與所述主功放402相同 的情況下，所述峰值功放驅動403的增益大于所述主功放驅動407的增益，同
樣可以達到上述的效果。
作為本發(fā)明的一個實施例，所述功分器401可以用5dB電橋實現(xiàn)，改變功 率分配比，向主功放402和峰值功放404輸入的功率分配比為1: 2 (本發(fā)明并不限制功率分配的比例，此處只是為了清楚說明舉例)，相當于向第二功放
支路(即峰值功放驅動403和峰值功放404)輸入的功率比向第一功放支路(即 主功放驅動407和主功放402)輸入的功率大3dB，因此在主功放402達到飽和 時，峰值功放404的輸出功率隨之提高。
上述本發(fā)明實施例通過調整峰值功放和主功放輸入功率比，從而提高峰 值功放的輸出能力，使主功放飽和后，峰值功放能夠輸出足夠的功率來保證 功放的線性，這樣峰值功放無需提前打開，功放效率得以提升。并且可以提 高Doherty功放在功率回退時的效率。
如圖5所示為本發(fā)明實施例一種發(fā)射機的結構示意圖。
包括信號處理單元501，信號放大單元502，信號發(fā)射單元503，所述信號 處理單元501將處理后的信號傳至信號放大單元502，經(jīng)放大后，由所述信號 發(fā)射單元503將放大后的信號發(fā)射至空間，所述信號放大單元502為上述實施 例所描述的功率放大器。
其中所述的發(fā)射機可以應用于例如基站，應用了本發(fā)明實施例的功率放 大器可以保證發(fā)射機或者基站的輸出功率線性。
本發(fā)明的實施例的有益效果在于，由于峰值功放功率管的額定功率大于 主功放功率管的額定功率，可以調整飽和功率輸出時峰值功放和主功放的功 率輸出比，當飽和功率輸出時，峰值功放的額定功率大于主功放的額定功率 時，功放的效率曲線最高點將有更大的回退。
通過在峰值功放前增加驅動級(即峰值功放驅動)，能夠使峰值功放驅 動的功率管開啟前的靜態(tài)電流泄漏遠小于峰值功放的功率管，峰值功放打開 之前，功放的效率得到提高。
并且，考慮到傳統(tǒng)對稱Doherty由于峰值功放偏置在C類，增益、輸出功 率不足從而必須提前打開，導致效率降低。^:發(fā)明實施例的功率放大器釆用 非對稱結構，通過選擇合適的功率管、調整主功放和峰值功放的功率分配提 高了峰值功放的輸出功率，使主功放和峰值功放的輸出效率更高，而且峰值功放的輸出可以滿足主功放飽和后功放仍保持良好的線性。飽和功率輸出時， 峰值功放和主功放輸出功率相同，可以保證功放在飽和功率輸出時，主功放 和峰值功放全部工作在最佳狀態(tài)。
以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而 已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做 的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種功率放大器，其特征在于包括功率分配單元、第一功放支路、第二功放支路、阻抗變換單元，所述第一功放支路及所述第二功放支路的輸入端分別與功率分配單元的兩個輸出端耦合，所述第一功放支路的輸出端通過所述阻抗變換單元與所述第二功放支路的輸出端耦合；所述阻抗變換單元，用于第一功放支路的輸出阻抗的變換；所述功率分配單元用于向所述第一功放支路和第二功放支路的輸入端輸出分配后的功率信號；所述第一功放支路包括主功放，用于放大所述第一功放支路接收到的所述功率信號，并通過所述第一功放支路的輸出端輸出放大后的功率信號；所述第二功放支路包括順序串聯(lián)的峰值功放驅動、第一級間匹配單元和峰值功放，所述峰值功放驅動用于接收并放大所述功率信號后，將所述峰值功放驅動放大后的功率信號通過所述第一級間匹配單元輸出至所述峰值功放，所述峰值功放用于放大所述峰值功放驅動放大后的功率信號，并通過所述第二功放支路的輸出端輸出放大后的功率信號，其中，所述第一級間匹配單元，用于匹配所述峰值功放驅動與所述峰值功放的阻抗；所述峰值功放驅動的額定功率小于所述峰值功放的額定功率；其中，所述峰值功放的額定功率大于所述主功放的額定功率；在所述第一功放支路達到飽和時，所述第二功放支路開始放大接收到的所述功率信號。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種功率放大器，其特征在于，所述第一功放 支路還包括主功放驅動和第二級間匹配單元；所述主功放驅動、所述第二級 間匹配單元和所述主功放順序串聯(lián)；所述主功放驅動，用于接收并放大所述 第一功放支路接收到的所述功率信號后，將所述主功放驅動放大后的功率信 號通過所述第二級間匹配單元輸出至所述主功放；所述主功放還用于放大所 述主功放驅動放大后的功率信號，并通過所述第一功放支路的輸出端輸出放大后的功率信號，其中所述第二級間匹配單元，用于匹配所述主功放驅動與 所述主功放的阻抗；所述主功放驅動的額定功率小于所述主功放額定功率。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種功率放大器，其特征在于，所述峰值功放 驅動的增益大于所述主功放驅動的增益。..
4. 根據(jù)權利要求l所述的一種功率放大器，其特征在于，所述峰值功放 的增益大于所述主功放的增益。
5. 根據(jù)權利要求l所述的一種功率放大器，其特征在于，所述功率分配 單元是不對稱的功分器。
6. 根據(jù)權利要求l所述的一種功率放大器，其特征在于，所述主功放驅 動為多個串聯(lián)的功率放大器，所述峰值功放驅動為多個串聯(lián)的功率放大器。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種功率放大器，其特征在于，所述主功放和 主功放驅動偏置在AB類，所述峰值功放和峰值功放驅動偏置在B類或C類。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種功率放大器，其特征在于，所述阻抗變換 單元為微帶線。
9. 一種發(fā)射機，包括信號處理單元，信號放大單元，信號發(fā)射單元，所 述信號處理單元將處理后的信號傳輸至所述信號放大單元，經(jīng)所述信號放大 單元放大后，由所述信號發(fā)射單元將放大后的信號發(fā)射至空間，其特征在于 所述信號放大單元為如權利要求1至7任一項所述的功率放大器。
全文摘要
本發(fā)明涉及功率放大器領域，為了解決現(xiàn)有技術中在主功放輸出功率飽和時，峰值功放提前開啟造成回退效率不高的問題，提供了一種功率放大器，包括功率分配單元、第一功放支路、第二功放支路、阻抗變換單元，所述第一功放支路及所述第二功放支路的輸入端分別與功率分配單元的兩個輸出端耦合，所述第一功放支路的輸出端通過所述阻抗變換單元與所述第二功放支路的輸出端耦合，第二功放支路中峰值功放的額定功率大于第一功放支路中的主功放的額定功率。本發(fā)明的有益效果在于，功率放大器的效率曲線最高點將有更大的回退，并且功率回退情況下功率放大器的效率將有所提高。
文檔編號H03F1/07GK101582682SQ20091014611
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權日2009年6月12日
發(fā)明者捷 孫, 勛 宮 申請人:華為技術有限公司