專利名稱：Doherty功率放大器及提高其功放效率的方法、設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及Doherty功率放大器及提高其功放效率的方法、設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著綠色環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)理念在全球不斷的推廣，運(yùn)行商對于無線通信系統(tǒng)的功耗降低的要求也越來越高。在無線通信系統(tǒng)中，基站設(shè)備中的射頻功率放大器(簡稱功放) 是整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊之一，射頻功率放大器的重要指標(biāo)是功放效率。數(shù)據(jù)分析表明，在整個(gè)基站設(shè)備中，射頻功率放大器部分的能耗占到了總體能耗的60%左右，提高功率放大器的功放效率成為了降低基站設(shè)備功耗，降低運(yùn)營商的運(yùn)營成本的最有效手段。多赫爾蒂(Doherty)功率放大器是無線通信系統(tǒng)目前最為廣泛應(yīng)用的一種高功率功率放大器技術(shù)，傳統(tǒng)Doherty功率放大器包括主功率放大器，峰值功率放大器等，其基本思想是有源負(fù)載牽弓I，具體為主功率放大器工作在B類或者AB類，峰值放大器工作在 C類，二者分別承擔(dān)不同的輸入信號功率，盡可能的使得兩部分功率放大器都工作在各自的飽和區(qū)中，從而保證整個(gè)功率放大器在盡量大的輸入信號功率范圍內(nèi)都保持較高的效率， 同時(shí)保證一定的線性。然而，發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的Doherty功率放大器雖然能夠在保持主功率放大器偏置在AB類，峰值功率放大器偏置在C類及阻抗變換關(guān)系不變的情況下，根據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)量的大小，適時(shí)地調(diào)整漏壓或者柵極電壓，以提高低功率時(shí)的功率放大器效率，但是， 經(jīng)過實(shí)測，上述方法在峰值功率回退12dB時(shí)，即當(dāng)傳統(tǒng)Doherty功率放大器的輸出功率處于低功率輸出區(qū)間時(shí)，帶來的功放效率提升不到10%，因此，如何提升Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間的功放效率，對于整個(gè)基站設(shè)備的節(jié)能降耗，仍然具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種Doherty功率放大器及提高其功放效率的方法、設(shè)備，能夠降低Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間的功耗，提高Doherty功率放大器的功放效率。本發(fā)明一方面提供了一種提高多赫爾蒂Doherty功率放大器的功放效率的方法， 該方法應(yīng)用于具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元的Doherty功率放大器，每個(gè)Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，其中，主功率放大器和峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，方法包括當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，通過偏置電路調(diào)節(jié)兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。本發(fā)明另一方面提供了一種多赫爾蒂Doherty功率放大器，包括兩個(gè)并聯(lián)的 Doherty電路單元且每個(gè)Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，主功率放大器與峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接。
本發(fā)明還提供了一種偏置電路，該偏置電路與多赫爾蒂Doherty功率放大器相連，Doherty功率放大器具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元，每個(gè)Doherty電路單元包括 主功率放大器和峰值功率放大器，主功率放大器和峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接， 偏置電路分別與主功率放大器和峰值功率放大器的柵極相連，偏置電路包括接收模塊，用于接收控制電路發(fā)送的控制命令，控制命令中包含Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大??；和柵壓調(diào)節(jié)模塊，與主功率放大器和峰值功率放大器的柵極相連并用于按照Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小，調(diào)節(jié)Doherty功率放大器中主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓。本發(fā)明還提供了一種Doherty功率放大器裝置，包括=Doherty功率放大器及偏置電路。本發(fā)明還提供了一種Doherty功率放大器裝置，包括=Doherty功率放大器、偏置電路和控制電路，Doherty功率放大器包括兩個(gè)并聯(lián)的Doherty電路單元且每個(gè)Doherty 電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，主功率放大器與峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接；控制電路，用于檢測Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率，并根據(jù)輸出功率向偏置電路發(fā)出控制命令；偏置電路用于接收控制電路發(fā)出的控制命令，根據(jù)控制命令對 Doherty功率放大器的主功率放大器和峰值功率放大器的柵極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供了一種基站，包括Doherty功率放大器裝置。本發(fā)明還提供了一種通信系統(tǒng)，包括包含Doherty功率放大器的基站。本發(fā)明還提供了一種提高Doherty功率放大器的功放效率的方法，應(yīng)用于具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元的Doherty功率放大器，每個(gè)Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，主功率放大器和峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，該方法包括通過控制電路檢測Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率，并根據(jù)輸出功率向偏置電路發(fā)出控制命令；通過偏置電路接收控制命令，并根據(jù)控制命令調(diào)節(jié)兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的Doherty功率放大器的功放效率的方法應(yīng)用于具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元的Doherty功率放大器，其中，每個(gè)Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，且主功率放大器和峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，并可通過偏置電路調(diào)節(jié)兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓，使得Doherty功率放大器可以根據(jù)需要工作在不同的場景，比如峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)，達(dá)到降低Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間的功耗，提高Doherty功率放大器的功放效率的目的。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種Doherty功率放大器的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種提高Doherty功率放大器的功放效率的方法的一個(gè)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中偏置電路的一個(gè)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中Doherty功率放大器裝置的一個(gè)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器的效率曲線；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器的效率曲線；圖7為本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器的效率曲線；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器的效率曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供了一種Doherty功率放大器及提高其功放效率的方法、設(shè)備， 能夠有效的降低Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間的功耗，提高Doherty功率放大器的功放效率。Doherty功率放大結(jié)構(gòu)由2個(gè)功放組成一個(gè)主功放，一個(gè)輔助功放，主功放工作在B類或者AB類，輔助功放工作在C類。兩個(gè)功率放大器不是輪流工作，而是主功率放大器一直工作，輔助功率放大器到設(shè)定的峰值才工作。主功率放大器后面所連的90°四分之一波長線是阻抗變換，目的是在輔助功率放大器工作時(shí)，起到將主功率放大器的視在阻抗減小的作用，保證輔助功率放大器工作的時(shí)候和后面的電路組成的有源負(fù)載阻抗變低，這樣主功率放大器輸出電流就變大。由于主功率放大器后面有了四分之一波長線，為了使兩個(gè)功率放大器輸出同相，在輔助功率放大器前面也需要90°相移。主功率放大器工作在B類，當(dāng)輸入信號比較小的時(shí)候，只有主功率放大器處于工作狀態(tài)；當(dāng)管子的輸出電壓達(dá)到峰值飽和點(diǎn)時(shí)，理論上的效率能達(dá)到78.5%。如果這時(shí)候?qū)⒓?lì)加大一倍，那么，管子在達(dá)到峰值的一半時(shí)就出現(xiàn)飽和了，效率也達(dá)到最大的 78. 5%，此時(shí)輔助功率放大器也開始與主放大器一起工作(C類，門限設(shè)置為激勵(lì)信號電壓的一半)。輔助功率放大器的引入，使得從主功率放大器的角度看，負(fù)載減小了，因?yàn)檩o助功率放大器對負(fù)載的作用相當(dāng)于串連了一個(gè)負(fù)阻抗，所以，即使主功率放大器的輸出電壓飽和恒定，但輸出功率因?yàn)樨?fù)載的減小卻持續(xù)增大(流過負(fù)載的電流變大了)。當(dāng)達(dá)到激勵(lì)的峰值時(shí)，輔助功率放大器也達(dá)到了自己效率的最大點(diǎn)，這樣兩個(gè)功率放大器合在一起的效率就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單個(gè)B類功率放大器的效率。單個(gè)B類功率放大器的最大效率78. 5%出現(xiàn)在峰值處，現(xiàn)在78. 5%的效率在峰值的一半就出現(xiàn)了。所以這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能達(dá)到很高的效率 (每個(gè)放大器均達(dá)到最大的輸出效率)。請參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器的實(shí)施例，其中M代表主功率放大器，P代表峰值功率放大器，包括并聯(lián)的第一 Doherty電路單元101與第二 Doherty電路單元102，其中，第一 Doherty電路單元101包括第一主功率放大器103和第一峰值功率放大器104，且第一主功率放大器103與第一峰值功率放大器104采用并聯(lián)的方式連接，第二Doherty電路單元102 包括第二主功率放大器105和第二峰值功率放大器106，且第二主功率放大器105與第二峰值功率放大器106采用并聯(lián)的方式連接。需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，Doherty功率放大器中的各功率放大器通過微帶線連接，且符合Doherty功率放大器中微帶線匹配原則，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)具體的情況確定使用的微帶線的類型，此處不做限定。此外，本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器也可根據(jù)實(shí)際情況存在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或是調(diào)相網(wǎng)絡(luò)，均可根據(jù)已有原則及技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)， 在此不再贅述。需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，Doherty功率放大器中的第一主功率放大器 103、第一峰值功率放大器104、第二主功率放大器105及第二峰值功率放大器106的功率可根據(jù)具體的需要使用不同功率的功率放大器，例如可將第一 Doherty電路單元和第二 Doherty電路單元均設(shè)置為對稱Doherty功率放大器，或者第一 Doherty電路單元和第一 Doherty電路單元均設(shè)置為非對稱Doherty功率放大器，因此，Doherty功率放大器中各功率放大器的功率值此處不做限定。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一主功率放大器103、第一峰值功率放大器104，第二主功率放大器及第二峰值功率放大器的柵極均與偏置電路相連，以使得當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，偏置電路對該Doherty功率放大器中的主功率放大器和峰值功率放大器的柵極電壓進(jìn)行調(diào)整，使得兩個(gè)峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)，達(dá)到降低功耗，提高功放效率的目的。其中，主功率放大狀態(tài)指的是功放工作在B類或AB類狀態(tài)，峰值功率放大狀態(tài)指的是功放工作在C類狀態(tài)。在本發(fā)明實(shí)施例中，請參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例中的一種提高 Doherty功率放大器的功放效率的方法的實(shí)施例，該方法應(yīng)用于圖1所示的Doherty功率放大器，包括201、當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，通過偏置電路接收控制電路發(fā)送的控制命令，控制命令中包含主功率放大器及峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大?。辉诒景l(fā)明實(shí)施例中，控制電路可以實(shí)時(shí)檢測Doherty功率放大器的輸出功率，該輸出功率可以是Doherty功率放大器的輸出瞬時(shí)功率或者是輸出平均功率，控制電路將根據(jù)Doherty功率放大器的輸出功率確定Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大小參數(shù)，并將參數(shù)值攜帶在控制命令中發(fā)送給偏置電路， 因此，當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，偏置電路接收到控制電路發(fā)送的控制命令，該控制命令中包含Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小。其中，Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間為所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的功率輸出小于一預(yù)設(shè)值。該預(yù)設(shè)值可以為通過模擬仿真等形式根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行確定的。需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，Doherty功率放大器中的第一主功率放大器 103、第一峰值功率放大器104、第二主功率放大器105及第二峰值功率放大器106的功率值確定之后，可通過模擬仿真的形式確定在不同的輸出功率的情況下，Doherty功率放大器達(dá)到較高的功放效率時(shí)，Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小。因此，控制電路在檢測到Doherty功率放大器當(dāng)前的輸出功率時(shí)，可確定該Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大小參數(shù)。202、按照主功率放大器及峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大小，調(diào)節(jié)主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓。在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低輸出功率區(qū)間時(shí)，將通過偏置電路調(diào)節(jié)Doherty功率放大器中第一 Doherty電路單元101和第二 Doherty電路單元102中的第一主功率放大器103和第一峰值功率放大器104、第二主功率放大器405 和第二峰值功率放大器106的柵極電壓，具體的調(diào)節(jié)方式為通過偏置電路接收控制電路發(fā)送的控制命令，該控制命令中包含主功率放大器及峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大小，并按照主功率放大器及峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大小，調(diào)節(jié)主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓，使得Doherty功率放大器中的第一峰值功率放大器 104和第二峰值功率放大器106處于關(guān)閉狀態(tài)，主功率放大器103和主功率放大器105分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)，到達(dá)降低Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間的功耗，提高Doherty功率放大器的功放效率的目的。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的低功率輸出區(qū)間是指當(dāng)Doherty功率放大器中的主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，峰值功率放大器工作在峰值功率放大狀態(tài)時(shí)， Doherty功率放大器的功放效率曲線中的兩個(gè)峰值點(diǎn)中，小于偏小的峰值點(diǎn)的對應(yīng)的功率的功率區(qū)間。例如，若Doherty功率放大器的效率曲線中，出現(xiàn)峰值點(diǎn)的功率分別為OdB 及_6dB，則該Doherty功率放大器的低輸出功率區(qū)間為小于_6dB的區(qū)間。為了更好的理解，請參閱圖5，為本發(fā)明實(shí)施例中當(dāng)對稱Doherty功率放大器的總功率歸一化為OdB，且該 Doherty功率放大器的主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，峰值功率放大器工作在峰值功率放大狀態(tài)時(shí)，Doherty功率放大器的效率曲線。本發(fā)明實(shí)施例中還提供一種偏置電路，該偏置電路與圖1所示的實(shí)施例中的 Doherty功率放大器相連，其中，該Doherty功率放大器包括并聯(lián)的第一 Doherty電路單元101與第二 Doherty電路單元102，其中，第一 Doherty電路單元101包括第一主功率放大器103和第一峰值功率放大器104，且第一主功率放大器103與第一峰值功率放大器104 采用并聯(lián)的方式連接，第二 Doherty電路單元102包括第二主功率放大器105和第二峰值功率放大器106，且第二主功率放大器105與第二峰值功率放大器106采用并聯(lián)的方式連接。具體的，該偏置電路與第一主功率放大器103、第一峰值功率放大器104、第二主功率放大器105及第二主功率放大器106的柵極相連，用于在Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，調(diào)節(jié)主功率放大器和峰值功率放大器的柵極電壓，使得兩個(gè)峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。請參閱圖3，為本發(fā)明實(shí)施例中的偏置電路的一個(gè)實(shí)施例，包括接收模塊301，用于接收控制電路發(fā)送的控制命令，控制命令中包含Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大??；柵壓調(diào)節(jié)模塊302，分別與主功率放大器和峰值功率放大器的柵極相連，并用于按照Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小，調(diào)節(jié) Doherty功率放大器中主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓。進(jìn)一步的，所述接收模塊301可以用于接收控制電路在檢測所述輸出功率小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出的控制命令，所述控制命令包括所述Doherty功率放大器中的峰值功率放大器關(guān)閉所需的柵極電壓大小，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)所需的柵極電壓的大?。?br> 所述柵壓調(diào)節(jié)模塊302，可以用于根據(jù)所接收的控制命令，調(diào)節(jié)所述Doherty功率放大器中峰值功率放大器和主功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。在本發(fā)明實(shí)施例中的偏置電路能夠有效的調(diào)節(jié)Doherty功率放大器的柵極電壓， 使得Doherty功率放大器工作在不同的場景下；還可以當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率處于低功率輸出區(qū)間時(shí)，使得所連的該Doherty功率放大器的兩個(gè)峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)，達(dá)到降低 Doherty功率放大器的功耗，提高功放效率的目的。請參閱圖4，為本發(fā)明實(shí)施例中Doherty功率放大器裝置的實(shí)施例，包括如圖1所示的Doherty功率放大器401，及如圖3所示的偏置電路402。在本發(fā)明實(shí)施例中，偏置電路402接收控制電路發(fā)送的控制命令，該控制命令中可以包含Doherty功率放大器中的主功率放大器和峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小，使得偏置電路402能夠調(diào)節(jié)Doherty功率放大器的柵極電壓。進(jìn)一步的，當(dāng)Doherty 功率放大器的輸出功率處于低功率輸出區(qū)間時(shí)，能夠有效的降低Doherty功率放大器的功耗，提高功放效率。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器裝置還可以包括控制電路，其中控制電路，用于檢測Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率，并根據(jù)所述輸出功率向所述偏置電路發(fā)出控制命令；偏置電路402用于接收控制電路發(fā)出的控制命令，根據(jù)控制命令對Doherty功率放大器的主功率放大器和峰值功率放大器的柵極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，控制電路，還可以用于上述輸出功率小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，向所述偏置電路發(fā)出控制命令，所述控制命令包括所述Doherty功率放大器中的峰值功率放大器關(guān)閉所需的柵極電壓大小，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)所需的柵極電壓的大?。黄秒娐?02，還可以用于接收控制命令，并根據(jù)控制命令調(diào)節(jié)Doherty功率放大器中峰值功率放大器和主功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，圖4所示的實(shí)施例中的Doherty功率放大器可應(yīng)用于基站中，且包含圖4所示實(shí)施例中的Doherty功率放大器裝置的基站可應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過將兩個(gè)Doherty電路單元并聯(lián)構(gòu)成Doherty功率放大器， 其中Doherty電路單元包括采用并聯(lián)方式連接的主功率放大器和峰值功率放大器，構(gòu)成一種新的Doherty功率放大器。并當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率處于低功率輸出區(qū)間時(shí)， 通過偏置電路調(diào)節(jié)Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓， 使得Doherty功率放大器中的峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)，利用Doherty功率放大器的工作原理，能夠有效的提高Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間的功放效率，降低功耗。為了更好的理解本發(fā)明中的Doherty功率放大器，下面將利用具體的工作場景說明本發(fā)明實(shí)施例中能夠通過偏置電路調(diào)節(jié)Doherty功率放大器的柵極電壓，達(dá)到降低功耗，提高功放效率的目的。以Doherty功率放大器中的第一主功率放大器103、第一峰值功率放大器104、第二主功率放大器105及第二峰值功率放大器106的功率相同，且該Doherty功率放大器的輸出總功率歸一化為OdB的情況為例，該Doherty功率放大器的工作場景1和工作場景2 分別為工作場景1 通過偏置電路調(diào)整第一主功率放大器103及第二主功率放大器105 的柵極電壓，使得第一主功率放大器103及第二主功率放大器105工作在主功率放大狀態(tài)， 通過設(shè)置第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106的柵極電壓，使得第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106工作在峰值功率放大狀態(tài)。在上述工作場景1的情況下，按照Doherty功率放大器的工作原理，Doherty功率放大器中的第一主功率放大器103及第二主功率放大器105將工作在100歐姆至50歐姆的阻抗區(qū)間內(nèi)，第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106將工作在開路高阻至 50歐姆的阻抗區(qū)間內(nèi)，且第一 Doherty電路單元101，第二 Doherty電路單元102獨(dú)立工作，輸入信號經(jīng)過兩個(gè)Doherty電路單元之后，在輸出端進(jìn)行功率合成，并將放大后的輸入信號輸出至負(fù)載，請參閱圖5，為Doherty功率放大器在工作場景1的情況下的功率放大器效率曲線，其中，橫軸代表Doherty功率放大器的輸出功率，豎軸代表Doherty功率放大器的功放效率。工作場景2 通過偏置電路設(shè)置第一主功率放大器103、第二主功率放大器105、第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106的柵極電壓，使得第一主功率放大器103 工作在峰值功率放大狀態(tài)，第二主功率放大器105工作在主功率放大狀態(tài)，第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106處于關(guān)閉狀態(tài)。在工作場景2的情況下，第一主功率放大器103與第二主功率放大器105將構(gòu)成一個(gè)新的2路對稱功率放大器，且按照Doherty功率放大器的工作原理，第一主功率放大器 105工作在200歐姆至100歐姆的阻抗區(qū)間，第二主功率放大器103工作在開路高阻至100 歐姆的阻抗區(qū)間內(nèi)，且由于第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106處于關(guān)閉狀態(tài)，輸出端呈現(xiàn)開路特性，將不會(huì)影響第一主功率放大器103及第二主功率放大器105的電路特性。在工作場景2下的Doherty功率放大器，其飽和功率比工作場景1的歸一化基準(zhǔn)功率低6dB，功放效率峰值點(diǎn)分別出現(xiàn)在-12dB和-6dB處，請參看圖6，為包含工作場景2 和工作場景1的Doherty功率放大器的效率曲線圖，其中，橫軸代表Doherty功率放大器的輸出功率，豎軸代表Doherty功率放大器的功放效率。在圖6中，Doherty功率放大器在低功率輸出區(qū)間(_6dB及以下)的效率得到顯著提升，-12dB功率點(diǎn)效率由約40%提升到78. 5%, -20dB功率點(diǎn)效率由約15%提升到約 30%。在實(shí)際應(yīng)用中，可將工作場景1和工作場景2結(jié)合，即通過偏置電路調(diào)整Doherty
1功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓，使得Doherty功率放大器工作在不同的工作場景下，請參閱圖7，為將工作場景1及工作場景2節(jié)結(jié)合后，Doherty功率放大器的效率曲線，當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在_6dB至OdB區(qū)間內(nèi)時(shí)，可調(diào)整 Doherty功率放大器中的各功率放大器的柵極電壓，使得主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，峰值功率放大器工作在峰值功率放大狀態(tài)，即調(diào)整至工作場景1，當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率小于_6d時(shí)，可調(diào)整Doherty功率放大器中的各功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)，即調(diào)整至工作場景2，能夠有效降低Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間的功耗，提高功放效率。為了更好的說明，將以Doherty功率放大器中主Doherty功率放大器中的主功率放大器103與主功率放大器105的功率相同，峰值功率放大器104與峰值功率放大器106 的功率相同，且峰值功率放大器的功率為主功率放大器的2倍，該Doherty功率放大器的輸出總功率歸一化為OdB為例，描述本發(fā)明實(shí)施例中的Doherty功率放大器的效率曲線，請參閱圖8，為將兩個(gè)工作場景下Doherty功率放大器的效率曲線結(jié)合后的效率曲線。圖8中-9. 5dB至OdB之間的效率曲線為Doherty功率放大器在工作場景1下的效率曲線，工作場景1為功率放大器偏置電路通過調(diào)整Doherty功率放大器的柵極電壓，使得第一主功率放大器103及第二主功率放大器105工作在主功率放大狀態(tài)，且按照Doherty 功率放大器的工作原理，第一主功率放大器103及第二主功率放大器105將工作在150歐姆至50歐姆的阻抗區(qū)間內(nèi)，同時(shí)使得第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106 工作在峰值功率放大狀態(tài)，且工作在開路高阻至50歐姆的阻抗區(qū)間內(nèi)。圖8中-25dB至_9. 5dB之間的效率曲線為Doherty功率放大器在工作場景2下的效率曲線，工作場景2為功率放大器偏置電路通過調(diào)整設(shè)置Doherty功率放大器的柵極電壓，使得第一主功率放大器103工作在峰值功率放大狀態(tài)，且工作在開路高阻至150歐姆的阻抗區(qū)間，同時(shí)使得第二主功率放大器105工作在主功率放大狀態(tài)，且工作在300歐姆至 150歐姆的阻抗區(qū)間內(nèi)，此外，第一峰值功率放大器104及第二峰值功率放大器106處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，偏置電路可調(diào)整Doherty功率放大器的柵極電壓，使得 Doherty功率放大器工作在不同的工作場景下，能夠有效的提高Doherty功率放大器在低功率輸出時(shí)的功放效率。以上對本發(fā)明所提供的一種Doherty功率放大器及提高其功放效率的方法、設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種提高多赫爾蒂Doherty功率放大器的功放效率的方法，其特征在于，應(yīng)用于具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元的Doherty功率放大器，每個(gè)所述Doherty電路單元包括 主功率放大器和峰值功率放大器，所述主功率放大器和所述峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，所述方法包括當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，通過偏置電路調(diào)節(jié)所述兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓，使得所述峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，所述兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過偏置電路調(diào)節(jié)包括通過所述偏置電路接收控制電路發(fā)送的控制命令，所述控制命令中包含所述主功率放大器及所述峰值功率放大器當(dāng)前所需的柵極電壓的大?。话凑账鲋鞴β史糯笃骷八龇逯倒β史糯笃鳟?dāng)前所需的柵極電壓的大小，調(diào)節(jié)所述主功率放大器及所述峰值功率放大器的柵極電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間為所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率小于一預(yù)設(shè)值；所述控制命令為所述控制電路檢測到所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，向所述偏置電路發(fā)出的。
4.一種多赫爾蒂Doherty功率放大器，其特征在于，包括兩個(gè)并聯(lián)的Doherty電路單元，且每個(gè)所述Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，所述主功率放大器與所述峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器和兩個(gè)峰值功率放大器的柵極均與偏置電路相連，以使所述 Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器及兩個(gè)峰值功率放大器的柵極電壓由所述偏置電路調(diào)節(jié)至所述兩個(gè)峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述兩個(gè)并聯(lián)的 Doherty電路單元中的每個(gè)均為對稱Doherty功率放大電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的Doherty功率放大器，其特征在于，所述Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間為所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率小于一預(yù)設(shè)值。
8.一種偏置電路，其特征在于，所述偏置電路與多赫爾蒂Doherty功率放大器相連，所述Doherty功率放大器具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元，每個(gè)所述Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，所述主功率放大器和所述峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，所述偏置電路分別與所述主功率放大器和所述峰值功率放大器的柵極相連， 包括接收模塊，用于接收控制電路發(fā)送的控制命令，所述控制命令中包含所述Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小；和柵壓調(diào)節(jié)模塊，與所述主功率放大器和所述峰值功率放大器的柵極相連并用于按照所述Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小，調(diào)節(jié)所述Doherty功率放大器中主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的偏置電路，其特征在于，所述接收模塊進(jìn)一步用于接收控制電路在檢測所述輸出功率小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)送的控制命令，所述控制命令包括所述Doherty功率放大器中的峰值功率放大器關(guān)閉所需的柵極電壓大小，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)所需的柵極電壓的大小；所述柵壓調(diào)節(jié)模塊，進(jìn)一步用于根據(jù)所接收的控制命令，調(diào)節(jié)所述Doherty功率放大器中峰值功率放大器和主功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。
10.一種Doherty功率放大器裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求4至7任意一項(xiàng)所述的 Doherty功率放大器，及根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的偏置電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的Doherty功率放大器裝置，其特征在于，所述偏置電路接收控制電路發(fā)送的控制命令，所述控制命令中包含所述Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大??；所述控制電路位于所述Doherty功率放大器裝置內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的Doherty功率放大器裝置，其特征在于，所述控制電路用于檢測所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工作在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率，當(dāng)輸出功率小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，向所述偏置電路發(fā)送所述控制命令。
13.一種Doherty功率放大器裝置，其特征在于，包括Doherty功率放大器、偏置電路和控制電路，所述Doherty功率放大器包括兩個(gè)并聯(lián)的Doherty電路單元且每個(gè)所述Doherty 電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，所述主功率放大器與所述峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接；所述控制電路，用于檢測所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率，并根據(jù)所述輸出功率向所述偏置電路發(fā)出控制命令；所述偏置電路用于接收所述控制電路發(fā)出的控制命令，根據(jù)所述控制命令對所述 Doherty功率放大器的主功率放大器和峰值功率放大器的柵極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的Doherty功率放大器裝置，其特征在于，所述控制命令包含所述Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的Doherty功率放大器裝置，其特征在于，所述控制電路，用于所述輸出功率小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，向所述偏置電路發(fā)送控制命令，所述控制命令包括所述Doherty功率放大器中的峰值功率放大器關(guān)閉所需的柵極電壓大小，以及所述 Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)所需的柵極電壓的大??；所述偏置電路，用于接收所述控制命令，并根據(jù)所述控制命令調(diào)節(jié)所述Doherty功率放大器中峰值功率放大器和主功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，以及所述Doherty功率放大器中的兩個(gè)主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。
16.一種基站，其特征在于，包括如權(quán)利要求10至15任意一項(xiàng)所述的Doherty功率放大器裝置。
17.—種通信系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求16所述的基站。
18.一種提高多赫爾蒂Doherty功率放大器的功放效率的方法，其特征在于，應(yīng)用于具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元的Doherty功率放大器，每個(gè)所述Doherty電路單元包括 主功率放大器和峰值功率放大器，所述主功率放大器和所述峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，所述方法包括通過控制電路檢測所述Doherty功率放大器中兩個(gè)主功率放大器工在主功率放大狀態(tài)，兩個(gè)峰值功率放大器工作在峰值放大狀態(tài)時(shí)的輸出功率，并根據(jù)所述輸出功率向所述偏置電路發(fā)出控制命令；通過偏置電路接收所述控制命令，并根據(jù)所述控制命令調(diào)節(jié)所述兩路并聯(lián)的Doherty 電路單元中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述控制命令包含所述Doherty功率放大器中的主功率放大器及峰值功率放大器所需的柵極電壓的大小。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種Doherty功率放大器及提高其功放效率的方法、設(shè)備。本發(fā)明一方面提供了提高Doherty功率放大器的功放效率的方法，該方法應(yīng)用于具有兩路并聯(lián)的Doherty電路單元的Doherty功率放大器，每個(gè)Doherty電路單元包括主功率放大器和峰值功率放大器，主功率放大器和峰值功率放大器采用并聯(lián)的方式連接，方法包括當(dāng)Doherty功率放大器的輸出功率在低功率輸出區(qū)間時(shí)，通過偏置電路調(diào)節(jié)兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器及峰值功率放大器的柵極電壓，使得峰值功率放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，兩路并聯(lián)的Doherty電路單元中的主功率放大器分別處于主功率放大狀態(tài)和峰值功率放大狀態(tài)。本發(fā)明另一方面還提供了與方法相關(guān)的設(shè)備，有效達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
文檔編號H03F1/07GK102427332SQ20111038486
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者吳喬, 張亞文, 張希坤, 李學(xué)坤, 李松 申請人:華為技術(shù)有限公司