專(zhuān)利名稱(chēng)：高效率線(xiàn)性功放技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域中GSM、WCDMA及第四代移動(dòng)通信中的TD-LTE直放站放大模塊的一種高效率線(xiàn)性功放技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，移動(dòng)通信用戶(hù)的高速增長(zhǎng)及單用戶(hù)話(huà)務(wù)量的提高，通信設(shè)備的高線(xiàn)性指標(biāo)一直是運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備研究廠(chǎng)家追求的目標(biāo)。但目前通信設(shè)備的效率普遍較低，一般都在10%以下，如何提高移動(dòng)通信設(shè)備的高線(xiàn)性指標(biāo)一直是運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備研究廠(chǎng)家長(zhǎng)期困擾的問(wèn)題。射頻功率放大器被廣泛應(yīng)用于各種無(wú)線(xiàn)通信發(fā)射設(shè)備中。信號(hào)覆蓋的強(qiáng)弱取決于信號(hào)的大小，在以往的設(shè)計(jì)方案中即便線(xiàn)性達(dá)到了，功率卻很難做大，電流也下不來(lái)。線(xiàn)性放大器在設(shè)備中的成本比例約占1/3，如何做到高效率、低成本地解決放大器的線(xiàn)性化問(wèn)題就顯得非常重要。高效率高線(xiàn)性度的放大器研究是一個(gè)熱門(mén)課題，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)WCDMA功率放大器的廠(chǎng)家都還以小功率為主，因?yàn)閃CDMA功率放大器對(duì)線(xiàn)性度的要求更高。而用普通的回退法生產(chǎn)的WCDMA功率放大器符合指標(biāo)的只能做到幾瓦，這個(gè)功率用在基站上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只能用在一般的小型直放站上。特別是在第四代移動(dòng)通信中，TD-LTE的數(shù)據(jù)量會(huì)比第三代的WCDMA更大，線(xiàn)性等技術(shù)指標(biāo)要求會(huì)更高，傳統(tǒng)技術(shù)根本沒(méi)有辦法解決效率和線(xiàn)性問(wèn)題。因此，必須使用高效率高線(xiàn)性技術(shù)來(lái)完成。傳統(tǒng)的直放站用多個(gè)大功率管平衡式合路，即使輸出功率能提高一些，整機(jī)效率仍然很低，線(xiàn)性問(wèn)題也仍然得不到解決。使用多個(gè)大功率管和較大的散熱器，增加了設(shè)備的成本和功耗，同時(shí)帶來(lái)機(jī)箱電源也要提高一個(gè)等級(jí)，設(shè)備成本也進(jìn)一步增加。設(shè)備長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下，致使設(shè)備的穩(wěn)定性又隨之降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種高效率線(xiàn)性功放技術(shù)， 它解決了傳統(tǒng)的直放站采用多個(gè)大功率管平衡式合路輸出功率小、整機(jī)效率低、線(xiàn)性差、體積大、成本高、設(shè)備長(zhǎng)期在高溫下工作穩(wěn)定性差的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，它包括射頻輸入(RFin)、電橋(X)、補(bǔ)償線(xiàn)1 (CL1)、 補(bǔ)償線(xiàn)2 (CL2)、補(bǔ)償線(xiàn)3 (CL3)、匹配網(wǎng)絡(luò)1 (MN1)、匹配網(wǎng)絡(luò)2 (MN2)、匹配網(wǎng)絡(luò)3 (MN3)、 匹配網(wǎng)絡(luò)4 (MN4)、主放大器(MA)、輔助放大器(AA)、波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)(WIL)、波長(zhǎng)阻抗變換器 (WIC)以及射頻輸出(RFout)；
其中，射頻輸入接電橋，電橋分別接匹配網(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線(xiàn)1，匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，主放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線(xiàn)2，補(bǔ)償線(xiàn)2另一端接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)， 波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)另一端接波長(zhǎng)阻抗變換器；補(bǔ)償線(xiàn)1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，匹配網(wǎng)絡(luò)3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，匹配網(wǎng)絡(luò)4另一端接補(bǔ)償線(xiàn)3，補(bǔ)償線(xiàn)3另一端接波長(zhǎng)阻抗變換器，波長(zhǎng)阻抗變換器另一端分別接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)和射頻輸出。所述電橋?yàn)?0°相移電橋。所述波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)為1/4波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)。所述波長(zhǎng)阻抗變換器為1/4波長(zhǎng)阻抗變換器。采用本發(fā)明的高效率線(xiàn)性功放技術(shù)，能夠顯著提高放大器的效率和線(xiàn)性，在小信號(hào)時(shí)只有主放大器工作，當(dāng)信號(hào)增大到額定值時(shí)輔助放大器開(kāi)始工作，并和主放大器共同完成放大信號(hào)合路輸出。同時(shí)，輔助放大器對(duì)主放大器的負(fù)載牽引可進(jìn)一步提高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)的合路放大器提高效率20 %以上。輔助放大器是實(shí)現(xiàn)高效率線(xiàn)性的核心部分，根據(jù)實(shí)際需要的技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。輔助放大器的額定值是在精心計(jì)算后設(shè)計(jì)的，它滿(mǎn)足了實(shí)現(xiàn)高效率高線(xiàn)性的技術(shù)要求， 其主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下
1、輔助放大器的柵極偏置電壓設(shè)計(jì)。該電壓決定輔助放大器的開(kāi)啟門(mén)限，是理論上效率第一次達(dá)到最大的點(diǎn)。2、輸出端補(bǔ)償線(xiàn)設(shè)計(jì)。輔助放大器在截止時(shí)，其輸出端應(yīng)該表現(xiàn)為開(kāi)路，但實(shí)際上由主放大器通路看進(jìn)去的阻抗為一個(gè)低阻抗，這就導(dǎo)致主放大器的輸出功率有一部分會(huì)泄漏到輔助放大器的支路上，這樣就會(huì)極大地惡化增益和效率。因此，需要在輔助放大器的輸出匹配電路后面加一段特征阻抗的補(bǔ)償線(xiàn)。該補(bǔ)償線(xiàn)的作用是將輔助放大器在截止時(shí)的輸出阻抗變換為一個(gè)高阻抗，以阻止主放大器的輸出功率泄漏到該支路上。3、放大器的效率和線(xiàn)性設(shè)計(jì)。主放大器后面的90°四分之一波長(zhǎng)線(xiàn)是阻抗變換， 目的是在輔助放大器工作時(shí)，起到主放大器阻抗減小的作用，保證輔助放大器工作的時(shí)候和后面的電路組成的有源負(fù)載阻抗變低，這樣，主放大器輸出電流就變大。由于主放大器后面有了四分之一波長(zhǎng)線(xiàn)，為了使兩個(gè)放大器輸出同相，在輔助放大器前面設(shè)計(jì)90 °相移。高效率高線(xiàn)性技術(shù)是AB類(lèi)與C類(lèi)放大技術(shù)的結(jié)合，在提高效率的同時(shí)也保證了線(xiàn)性。


圖1是本發(fā)明的一種高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置圖。附圖及文中標(biāo)記
X 為電橋(Xinger)，CL 為補(bǔ)償線(xiàn)(Compensate Line), MN 為匹配網(wǎng)絡(luò)(Matching Network), MA 為主放大器(Main Amplifier), AA 為輔助放大器(Assistant Amplefier), WIL為波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)(Wavelengh Impedance Line)，WIC為波長(zhǎng)阻抗變換器(Wavelengh Impedance Convertor), RFin 為射頻輸入，RFout 為射頻輸出。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。參看圖1，本發(fā)明提供了一種高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，它主要由射頻輸入 RFin、電橋X、補(bǔ)償線(xiàn)1 CL1、補(bǔ)償線(xiàn)2 CL2、補(bǔ)償線(xiàn)3 CL3、匹配網(wǎng)絡(luò)1 MN1、匹配網(wǎng)絡(luò)2 MN2、 匹配網(wǎng)絡(luò)3麗3、匹配網(wǎng)絡(luò)4 MN4、主放大器MA、輔助放大器AA、波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)WIL、波長(zhǎng)阻抗變換器WIC以及射頻輸出RFout組成。射頻輸入接電橋，電橋?yàn)?0°相移電橋，90°電橋分別接匹配網(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線(xiàn)1。 其中一路信號(hào)經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，主放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線(xiàn)2，補(bǔ)償線(xiàn)2另一端接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)，波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)另一端接波長(zhǎng)阻抗變換器。該波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)為1/4波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)。該波長(zhǎng)阻抗變換器為1/4波長(zhǎng)阻抗變換器。其中另一路信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償線(xiàn)1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，匹配網(wǎng)絡(luò)3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，匹配網(wǎng)絡(luò)4另一端接補(bǔ)償線(xiàn)3，補(bǔ)償線(xiàn)3另一端接1/4 波長(zhǎng)阻抗變換器，1/4波長(zhǎng)阻抗變換器另一端分別接1/4波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)和射頻輸出。本發(fā)明的高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置的工作原理如下
輸入射頻信號(hào)通過(guò)電橋?qū)⑿盘?hào)分為兩路，一路信號(hào)送到匹配網(wǎng)絡(luò)，將匹配后的信號(hào)送到主放大器，經(jīng)主放大器放大后的信號(hào)送到匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配后的信號(hào)送到補(bǔ)償線(xiàn)，經(jīng)補(bǔ)償后的信號(hào)送到波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)；另一路信號(hào)送到補(bǔ)償線(xiàn)，補(bǔ)償后的信號(hào)送到匹配網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)匹配后的信號(hào)送到輔助放大器，放大后的信號(hào)送到匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配后的信號(hào)送到補(bǔ)償線(xiàn)，補(bǔ)償后的信號(hào)送到波長(zhǎng)阻抗變換器輸出射頻信號(hào)。綜上所述，采用本發(fā)明的高效率線(xiàn)性功放線(xiàn)路配置，能夠顯著提高放大器的效率和線(xiàn)性，在小信號(hào)時(shí)只有主放大器工作，當(dāng)信號(hào)增大到額定值時(shí)輔助放大器開(kāi)始工作，并和主放大器共同完成放大信號(hào)合路輸出。同時(shí)，輔助放大器對(duì)主放大器的負(fù)載牽引可進(jìn)一步提高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)的合路放大器提高效率20%以上。當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變化、 變型等都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，其特征在于它包括射頻輸入(RFin)、電橋(X)、 補(bǔ)償線(xiàn)1 (CL1)、補(bǔ)償線(xiàn)2 (CL2)、補(bǔ)償線(xiàn)3 (CL3)、匹配網(wǎng)絡(luò)1 (麗1)、匹配網(wǎng)絡(luò)2 (MN2)、匹配網(wǎng)絡(luò)3 (MN3)、匹配網(wǎng)絡(luò)4 (MN4)、主放大器(MA)、輔助放大器(AA)、波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)(WIL)J^ 長(zhǎng)阻抗變換器(WIC)以及射頻輸出(RFout)；其中，射頻輸入接電橋，電橋分別接匹配網(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線(xiàn)1，匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，主放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線(xiàn)2，補(bǔ)償線(xiàn)2另一端接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)， 波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)另一端接波長(zhǎng)阻抗變換器；補(bǔ)償線(xiàn)1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，匹配網(wǎng)絡(luò)3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，匹配網(wǎng)絡(luò)4另一端接補(bǔ)償線(xiàn)3，補(bǔ)償線(xiàn)3另一端接波長(zhǎng)阻抗變換器，波長(zhǎng)阻抗變換器另一端分別接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)和射頻輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，所述電橋?yàn)?0°相移電橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，所述波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)為1/4波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，所述波長(zhǎng)阻抗變換器為1/4波長(zhǎng)阻抗變換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效率線(xiàn)性功放的線(xiàn)路配置，其中，射頻輸入接電橋，電橋分別接匹配網(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線(xiàn)1，匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，再接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線(xiàn)2，補(bǔ)償線(xiàn)2另一端接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)，再接波長(zhǎng)阻抗變換器。補(bǔ)償線(xiàn)1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，再接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，再接補(bǔ)償線(xiàn)3，補(bǔ)償線(xiàn)3另一端接波長(zhǎng)阻抗變換器，再分別接波長(zhǎng)阻抗線(xiàn)和射頻輸出。本發(fā)明能夠顯著提高放大器的效率和線(xiàn)性，在小信號(hào)時(shí)只有主放大器工作，當(dāng)信號(hào)增大到額定值時(shí)輔助放大器開(kāi)始工作，并和主放大器共同完成放大信號(hào)合路輸出。同時(shí)，輔助放大器對(duì)主放大器的負(fù)載牽引可進(jìn)一步提高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)的合路放大器提高效率20％以上。
文檔編號(hào)H03F1/06GK102427331SQ20111029926
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者蘭伙釵, 王飛, 趙雪芹, 陳振云, 陳振濱, 黃燕華 申請(qǐng)人:上海東洲羅頓通信技術(shù)有限公司