使用非線性驅(qū)動(dòng)器的放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用非線性驅(qū)動(dòng)器的放大器。一種器件包括具有主路徑和峰值路徑的Doherty放大器，所述Doherty放大器包括被配置以放大從所述主路徑接收的信號(hào)的主放大器、以及當(dāng)從所述峰值路徑接收的信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)被配置以放大從所述峰值路徑接收的信號(hào)的峰值放大器。所述器件還包括被連接到所述Doherty放大器的所述主路徑的第一驅(qū)動(dòng)器放大器。所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是所述主放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。所述器件包括被連接到所述Doherty放大器的所述峰值路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大器。所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是所述峰值放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。
【專利說(shuō)明】使用非線性驅(qū)動(dòng)器的放大器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主題的實(shí)施例通常涉及放大器，更具體地說(shuō)，涉及包括非線性驅(qū)動(dòng)器并且 有改進(jìn)線性和效率的放大器。

【背景技術(shù)】
[0002] Doherty放大器是通常用于無(wú)線通信系統(tǒng)中的放大器?，F(xiàn)在，例如Doherty放大器 越來(lái)越多地被應(yīng)用于啟動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的操作的基站。Doherty放大器適合用于這類應(yīng)用 中，因?yàn)榉糯笃靼í?dú)立的放大路徑，通常是主或載波路徑和峰值路徑。這兩個(gè)路徑被配置 以在不同類進(jìn)行操作。特別是，主放大路徑通常在AB類模式操作，而峰值放大路徑被偏置 以便在C類模式操作。相比于平衡放大器，這就在通常在無(wú)線通信應(yīng)用中遇到的功率級(jí)別 上改進(jìn)了放大器的功率附加效率和線性。
[0003] 雖然Doherty放大器架構(gòu)展現(xiàn)了優(yōu)于其它放大器的幾個(gè)好處，當(dāng)用于高功率基站 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中時(shí)，Doherty放大器通常必須被增大某種形式的線性增強(qiáng)。在很多情況下，數(shù) 字預(yù)失真（DH))被用于改進(jìn)無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施放大器的線性性能。不幸的是，DH)校正技術(shù)的利 用需要附加硬件和軟件，消耗附加功率，從而降低了發(fā)射機(jī)效率。此外，DH)校正的功效受 到在功率放大器本身內(nèi)發(fā)生的非線性機(jī)制的影響。這些非線性機(jī)制是難以控制的，特別是 在包含雙路徑Doherty架構(gòu)的陣容放大器配置中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0004] 附圖連同以下的詳細(xì)描述被包含在說(shuō)明書(shū)中并形成了說(shuō)明書(shū)的一部分，以有助于 進(jìn)一步說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明主題的各種實(shí)施例以及解釋各種原理和優(yōu)點(diǎn)，其中附圖中相同的參 考符號(hào)表示獨(dú)立視圖中相同或功能相似的元件。
[0005] 圖1示出示例Doherty放大器陣容，其包括主路徑和峰值路徑，每一個(gè)路徑都被輸 入驅(qū)動(dòng)器放大器驅(qū)動(dòng)。
[0006] 圖2是示出Doherty放大器陣容的幾個(gè)組件的非線性以及這些組件是如何有助于 放大器輸出上的非線性的圖。
[0007] 圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)配置的放大器的不同組件的非線性的圖。
[0008] 圖4是描繪不同類放大器的效率對(duì)輸出電壓（Vo)和最大輸出電壓（Vom)比率的曲 線圖。
[0009] 圖5A和圖5B是比較不同驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-AM和AM-PM失真曲線的曲線圖。
[0010] 圖6A和圖6B是比較不同Doherty放大器陣容的AM-AM和AM-PM失真曲線的曲線 圖。
[0011] 圖7是描繪AM-PM失真對(duì)放大器功率的圖。
[0012] 圖8是描繪常規(guī)放大器和根據(jù)本公開(kāi)配置的放大器的示例DPD的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 概述地，本公開(kāi)描述本發(fā)明性主題的實(shí)施例，其中本發(fā)明主題通常涉及放大器，更 具體地說(shuō)，涉及包括非線性驅(qū)動(dòng)器并且有改進(jìn)線性和效率的放大器。
[0014] 在本公開(kāi)中，雖然應(yīng)了解在本公開(kāi)中，Doherty放大器可由另一個(gè)雙路徑放大器代 替，本系統(tǒng)的實(shí)施例結(jié)合Doherty放大器被描述。
[0015] 本公開(kāi)提供有進(jìn)一步解釋以在申請(qǐng)時(shí)的最佳方式制作和使用根據(jù)本公開(kāi)的各種 實(shí)施例。進(jìn)一步提供本公開(kāi)以增強(qiáng)對(duì)發(fā)明原理和其中的優(yōu)點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)，而不是以任何 方式限定本發(fā)明的范圍。
[0016] 還應(yīng)了解，關(guān)系術(shù)語(yǔ)的使用，如果有的話，例如第一和第二、頂部和底部等等僅被 用于區(qū)分實(shí)體或動(dòng)作，而不一定要求或暗示這些實(shí)體或動(dòng)作之間的任何實(shí)際關(guān)系或順序。
[0017] 很多發(fā)明性功能和很多發(fā)明原理可以與集成電路（1C) 一起實(shí)施或在集成電路中 實(shí)施，包括可能的特定應(yīng)用1C或帶有集成處理或控制或其它結(jié)構(gòu)的1C。當(dāng)在本公開(kāi)的概念 和原理的指導(dǎo)下，期望普通技術(shù)人員能夠容易地以最少的實(shí)驗(yàn)生成這種1C和結(jié)構(gòu)。因此， 為了簡(jiǎn)潔和最小化模糊根據(jù)本發(fā)明以下描述的實(shí)施例的原理和概念的任何風(fēng)險(xiǎn)，這種結(jié)構(gòu) 和1C的進(jìn)一步討論，如果有的話，將被限定于關(guān)于各種實(shí)施例的原理和概念的本質(zhì)特征。
[0018] Doherty放大器被用于很多無(wú)線應(yīng)用中，這是由于放大器在寬輸出功率范圍實(shí)現(xiàn) 高效率并且可以通過(guò)使用各種線性化方案實(shí)現(xiàn)所需的線性。在很多實(shí)現(xiàn)中，Doherty放大 器包括兩個(gè)放大器，第一主(或載波)放大器和第二峰值放大器。在對(duì)稱Doherty放大器中， 主放大器和峰值放大器大小相同。對(duì)稱Doherty放大器通常被使用，但采用比主放大器大 的峰值放大器的非對(duì)稱Doherty放大器提供附加效率改進(jìn)的潛力。
[0019] 在Doherty放大器中，輸入信號(hào)在位于主和峰值放大路徑或電路之間的輸入或功 率分配器被分割。分割的信號(hào)隨后分別由Doherty放大器的主放大器和峰值放大器放大， 并在輸出級(jí)被結(jié)合。當(dāng)結(jié)合主放大器和峰值放大器的輸出時(shí)，可期望對(duì)Doherty器件的輸 入分配器的相位和振幅或衰減進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)以在每一個(gè)路徑的輸出之間提供最佳平衡。為 了促進(jìn)這一調(diào)節(jié)，Doherty放大器可能包括可調(diào)節(jié)的功率分配器或分解器，其可以被用于微 調(diào)到主放大器和峰值放大器的輸入信號(hào)的配置。
[0020] 在Doherty配置中，主放大器和峰值放大器往往以一種非線性方式進(jìn)行操作，因 此，Doherty放大器通常需要加入線性化元件。在無(wú)線通信中的應(yīng)用中，例如，Doherty放 大器有時(shí)增加有某種形式的線性增強(qiáng)，例如數(shù)字預(yù)失真（DH))，以便整個(gè)發(fā)射機(jī)是線性的， 并符合光譜發(fā)射要求。因此，當(dāng)放大器在效率模式操作時(shí)，線性增強(qiáng)方法改進(jìn)了放大器的線 性。然而，Dro校正的功效受到在放大器內(nèi)發(fā)生的非線性機(jī)制的影響。通常，DH)能力強(qiáng)烈 依賴于放大器的非線性，這意味著大的AM/AM和AM/PM失真引起Dro性能的下降。
[0021] 在一些情況下，主路徑和峰值路徑上的Doherty放大器的前面分別有被用于增強(qiáng) 到主路徑和峰值路徑的輸入信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器放大器。通常，這些驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以與線 性響應(yīng)進(jìn)行操作，從而降低了驅(qū)動(dòng)器放大器影響整體器件線性的程度。然而，由于這些驅(qū)動(dòng) 器放大器消耗了高電流，Doherty放大器的整體效率下降了。
[0022] 與常規(guī)Doherty放大器配置相比，本公開(kāi)提供Doherty放大器陣容，其包括被偏 置以至少部分地彌補(bǔ)Doherty放大器的主放大器和峰值放大器的非線性的驅(qū)動(dòng)器放大器。 通過(guò)提供這些非線性驅(qū)動(dòng)器放大器，多路徑Doherty放大器陣容的線性和效率可以得到改 進(jìn)。因此，通過(guò)改進(jìn)Doherty放大器（S卩，主放大器和峰值放大器）最終級(jí)的原始線性，放大 器的Dro校正能力得到增強(qiáng)，并且可能允許使用較低成本和復(fù)雜程度較低的Dro校正方法 來(lái)實(shí)現(xiàn)所需線性。
[0023] 圖1示出示例Doherty放大器陣容，其包括主路徑和峰值路徑，每一個(gè)路徑都被輸 入驅(qū)動(dòng)器放大器驅(qū)動(dòng)。如圖1所示，功率分配器101，例如可調(diào)節(jié)的功率分配器或射頻功率 分配器耦合于Doherty放大器100的主路徑103和峰值路徑105。功率分配器101被配置 以將輸入信號(hào)107 (例如，RFIN)劃分成多個(gè)信號(hào)，其中每一個(gè)信號(hào)沿著不同放大路徑被傳 送。每一個(gè)放大路徑可能包括多個(gè)衰減器、移相器和/或放大器。在圖1中，功率分配器 101生成兩個(gè)輸出信號(hào)。
[0024] 在實(shí)現(xiàn)中，功率分配器101可以包括功率分配器，其中帶有用于接收輸入的射頻 信號(hào)的輸入以及第一和第二分配器輸出。當(dāng)連接到對(duì)稱Doherty放大器時(shí)，功率分配器101 可能將在輸入107接收的輸入信號(hào)劃分或分割成兩個(gè)信號(hào)，其中這兩個(gè)信號(hào)在某些實(shí)施例 中非常相似并有相等功率。然而，在其它情況下，功率分配器101可能輸出不相等的信號(hào)。
[0025] 功率分配器101的輸出被連接到驅(qū)動(dòng)器放大器109和111。驅(qū)動(dòng)器放大器109和 111被配置以放大從功率分配器101接收的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器放大器109被連接到Doherty放 大器100的主路徑103,而驅(qū)動(dòng)器放大器111被連接到Doherty放大器100的峰值路徑105。
[0026] Doherty放大器100包括通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)或電路(未顯示）耦合于驅(qū)動(dòng)器放大器109 的輸出的主或載波放大器113和通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)或電路(未顯示)耦合于驅(qū)動(dòng)器放大器111的 輸出的峰值放大器115。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明書(shū)理解的，主放大器113 和峰值放大器115可由相對(duì)較低功率電平放大和相對(duì)較高功率電平放大的一個(gè)或多個(gè)級(jí) 組成。
[0027] 主放大器113和峰值放大器115在功率組合器119耦合。線117包括阻抗變換器 或/4線相移元件117。在一些實(shí)施例中，由元件117引入的相移通過(guò)存在于路徑105上的 由輸入分配器101引入的90度相對(duì)相移補(bǔ)償。放大器100被配置，以便主放大器113提供 低電平信號(hào)的放大，并且兩個(gè)放大器113和115組合操作以提供高電平信號(hào)的放大。在一 個(gè)實(shí)現(xiàn)中，主放大器113被配置以放大從主路徑103接收的信號(hào)，而當(dāng)從峰值路徑105接收 的信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，峰值放大器115被配置以放大從峰值路徑105接收的信號(hào)。
[0028] 這可例如通過(guò)偏置主放大器113來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便放大器113在AB類模式操作，以及 偏置峰值放大器115,以便峰值放大器115在C類模式操作。
[0029] 在很多應(yīng)用中，最好放大器既有效率又有線性響應(yīng)。然而，在大多數(shù)放大器中，在 放大器的效率和放大器的線性之間的有折衷。因此，隨著放大器的效率的增加，放大器的線 性也以相應(yīng)的程度降低。常規(guī)Doherty放大器，雖然比較有效，通常對(duì)無(wú)線應(yīng)用都不是足夠 的線性，并且往往需要校正。特別地，Doherty放大器陣容（S卩，源自主放大器113和峰值放 大器115的信號(hào)組合）的最終級(jí)沒(méi)有足夠的線性響應(yīng)。這是由于主放大器和峰值放大器的 非線性操作。非線性可以根據(jù)振幅失真(也被稱為壓縮或擴(kuò)展）（AM-AM失真）和相位失真 (AM-PM)來(lái)表示。隨著由放大器輸出的功率的增加，振幅和相位失真惡化。
[0030] 在常規(guī)放大器中，驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，圖1的驅(qū)動(dòng)器放大器109和111)通常被配 置為有線性響應(yīng)。驅(qū)動(dòng)器放大器的線性響應(yīng)在常規(guī)器件中被選擇以假定主放大器和峰值放 大器的非線性沒(méi)有因使用非線性驅(qū)動(dòng)器放大器而進(jìn)一步惡化。因此，主放大器和峰值放大 器的非線性通常反映在常規(guī)Doherty放大器的輸出中。為了補(bǔ)償常規(guī)Doherty放大器的非 線性，正如上面所討論的，一些技術(shù)，例如Dro可以被利用。
[0031] 為了說(shuō)明常規(guī)Doherty放大器陣容的非線性，圖2是示出常規(guī)Doherty放大器陣 容的幾個(gè)組件的非線性以及這些組件是如何有助于放大器輸出上的非線性的圖。圖2描繪 驅(qū)動(dòng)器放大器109和111、主放大器113、峰值放大器115以及圖1的放大器的輸出。除了 每一個(gè)元件，提供一個(gè)圖，其描繪每一個(gè)組件的AM-AM失真和AM-PM失真(縱軸)對(duì)功率輸出 (橫軸)。
[0032] 如上所述，在常規(guī)放大器中，驅(qū)動(dòng)器放大器109和111被配置有線性響應(yīng)。如曲線 202和曲線204所示，因此，AM-AM失真和AM-PM失真是線性的。與驅(qū)動(dòng)器放大器相反，主放 大器113和峰值放大器115沒(méi)有線性響應(yīng)。如曲線206所示，隨著主放大器113的功率輸 出的增加，主放大器113經(jīng)歷振幅和相位壓縮。隨著峰值放大器115的功率輸出的增加，峰 值放大器115經(jīng)歷相位壓縮，并且隨著功率輸出的增加，經(jīng)歷振幅擴(kuò)展-壓縮。
[0033] 因?yàn)轵?qū)動(dòng)器放大器109和111有近似線性響應(yīng)，源自主放大器113和峰值放大器 115的輸出的線性通常是由這些放大器的特性控制或確定的一驅(qū)動(dòng)器放大器的影響不 大。因?yàn)橹鞣糯笃?13和峰值放大器115都沒(méi)有線性響應(yīng)，放大器的主路徑和峰值路徑的 輸出是非線性的。因此，當(dāng)由主放大器113和峰值放大器115輸出的信號(hào)在放大器輸出（例 如，通過(guò)圖1中描繪的功率組合器119)被組合時(shí)，由于主放大器和峰值放大器113、115的非 線性，放大器的輸出信號(hào)(例如，RF0UT)也是非線性的。輸出信號(hào)的非線性是通過(guò)曲線210 說(shuō)明的，其中曲線210描繪輸出信號(hào)中的AM-AM失真和AM-PM失真。
[0034] 與圖2中描述的常規(guī)器件相反，在本系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，驅(qū)動(dòng)器放大器 309和311)被配置有非線性響應(yīng)，其被選擇或配置以彌補(bǔ)其相應(yīng)的主放大器或峰值放大器 的非線性響應(yīng)。圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)配置的放大器的不同組件的非線性的圖。
[0035] 如圖3所示，驅(qū)動(dòng)器放大器309和311被配置有非線性響應(yīng)。驅(qū)動(dòng)器放大器309的 AM-AM失真和AM-PM失真在曲線302中被描繪，而驅(qū)動(dòng)器放大器311的AM-AM失真和AM-PM 失真在曲線304中被描繪。正如曲線206和曲線208所描繪的，主路徑放大器113和峰值 路徑放大器115的響應(yīng)與常規(guī)器件相比可是不變的。
[0036] 如曲線302所示，驅(qū)動(dòng)器放大器309被配置有取消主路徑放大器113的非線性的 響應(yīng)。同樣，如曲線304所示，驅(qū)動(dòng)器放大器311被配置有取消主路徑放大器115的非線性 的響應(yīng)。這是通過(guò)選擇驅(qū)動(dòng)器放大器309和驅(qū)動(dòng)器放大器311的適當(dāng)偏置點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通 常，偏置點(diǎn)被選擇，以便在沒(méi)有將RF信號(hào)應(yīng)用于輸入的情況下，由放大器汲取的DC電流通 常在最大DC電流的3% -10%的范圍中，這取決于用于主放大器113和峰值放大器115的 特定晶體管技術(shù)。特別地，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器放大器被配置有AM-AM失真和AM-PM失真的特定擴(kuò) 展-壓縮特性，其中該特性是主放大器113和峰值放大器115中的那些特性的倒轉(zhuǎn)。在這 種排列中，由新驅(qū)動(dòng)器放大器309和311引入的失真被主放大器113和峰值放大器115中 的產(chǎn)生于主放大器113和峰值放大器115的輸出信號(hào)的倒轉(zhuǎn)失真彌補(bǔ)，其可比常規(guī)放大器 中的更加線性。例如，圖3的曲線306示出驅(qū)動(dòng)器放大器309和311的AM-AM和AM-PM失 真以及主放大器113和峰值放大器115的AM-AM和AM-PM失真在放大器器件的輸出處是如 何結(jié)合以產(chǎn)生更加線性的輸出。
[0037] 驅(qū)動(dòng)器放大器的失真曲線可以通過(guò)很多技術(shù)被選擇為相應(yīng)的主放大器或峰值放 大器的失真曲線的倒轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)器放大器被偏置以在深A(yù)B類模式操作(例如， 在飽和時(shí)由驅(qū)動(dòng)器放大器汲取的最大電流的3% -10%)。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)器放大器也 可被配置以抑制第二和第三階諧波的傳輸，其中第二和第三階諧波可以通過(guò)在這種模式下 操作的放大器生成。諧波可以通過(guò)使用任何合適的方法，包括使用短路和開(kāi)路負(fù)載，被終 止。
[0038] 除了彌補(bǔ)主放大器和峰值放大器的非線性，驅(qū)動(dòng)器放大器(或者，在某些情況下， 即使B類放大器)在深A(yù)B類模式下的操作提供驅(qū)動(dòng)器放大器比常規(guī)器件更有效的操作。圖 4是描繪不同類放大器的效率對(duì)輸出電壓（Vout)和最大輸出電壓（Voutmax)比率的曲線 圖。在圖4中，線400描繪B類放大器的效率曲線以及線402描繪A類放大器的效率曲線。 如圖所示，A類放大器的效率不如B類放大器高。在全驅(qū)動(dòng)條件（S卩，V 〇Ut=V〇Utmax)，例如， A類放大器的效率大約是50 %，而B(niǎo)類器件的效率大約是78. 5 %。AB類放大器將顯示一種 落入圖4中描繪的A類和B類曲線之間的效率曲線，其中AB類放大器的效率曲線的位置和 形狀（曲率）將取決于AB類器件與A類或B類放大器的接近程度。在Doherty放大器的情 況下，AB類器件將顯示更靠近于圖4中所示的B類曲線的效率曲線。C類放大器通常顯示 高于那些在A類或B類器件中觀測(cè)到的效率，但是失真也增加了。
[0039] 因此，在常規(guī)Doherty放大器陣容中，其中驅(qū)動(dòng)器放大器在A類被驅(qū)動(dòng)以便接近線 性，驅(qū)動(dòng)器放大器不是特別有效。相反，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中驅(qū)動(dòng)器放大器是非 線性的（并且非線性被選擇以彌補(bǔ)主放大器和峰值放大器的非線性)，驅(qū)動(dòng)器放大器可以在 不同的模式(例如，AB類、B類，或在某些情況下，C類)操作，從而使驅(qū)動(dòng)器放大器更加有效。
[0040] 圖5A和圖5B是比較不同驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-AM和AM-PM失真曲線的曲線圖。在 圖5A中，多個(gè)驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-AM失真對(duì)放大器的功率輸出（Pout/Poutmax)被描繪。曲 線500描繪常規(guī)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-AM失真。如圖所示，曲線通常是線性的，但最終 隨著功率的增加，常規(guī)驅(qū)動(dòng)器展現(xiàn)AM-AM壓縮(這是所有驅(qū)動(dòng)器放大器隨著功率的增加的 特性)。相反，曲線502描繪根據(jù)本公開(kāi)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-AM失真。如圖所示，隨 著功率的增加，曲線502示出相比于常規(guī)器件的AM-AM擴(kuò)展。如上所述，這種擴(kuò)展被配置以 彌補(bǔ)在Doherty陣容中的相應(yīng)的主放大器或峰值放大器中觀察到的壓縮(例如，在驅(qū)動(dòng)器 放大器中的AM-AM擴(kuò)展在與發(fā)生在與驅(qū)動(dòng)器放大器耦合的主放大器或峰值放大器中發(fā)生 AM-AM壓縮相同的比率開(kāi)始發(fā)生，并且驅(qū)動(dòng)器放大器AM-AM擴(kuò)展有與主放大器或峰值放大 器AM-AM壓縮的幅度下降成反比的幅度上升)。最終，曲線504描繪將在理想的驅(qū)動(dòng)器放大 器中可以觀察到的AM-AM失真，如果這樣放大器根據(jù)本公開(kāi)被配置。如圖5A所示，因此，本 公開(kāi)考慮了在Doherty放大器陣容中配置驅(qū)動(dòng)器放大器，以實(shí)現(xiàn)某種程度的AM-AM擴(kuò)展，其 中該擴(kuò)展被配置以彌補(bǔ)這種陣容的主放大器和峰值放大器中存在的非線性。
[0041] 圖5B描繪多個(gè)驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-PM失真對(duì)放大器的功率輸出（Pout/Poutmax)。 曲線510描繪常規(guī)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-PM失真。如圖所示，曲線通常是線性的，但是， 此外，隨著功率的增加，常規(guī)驅(qū)動(dòng)器示出AM-PM壓縮。相反，曲線512描繪根據(jù)本公開(kāi)配置 的驅(qū)動(dòng)器放大器的AM-PM失真。如圖所示，隨著功率的增加，曲線512示出相比于常規(guī)驅(qū)動(dòng) 器放大器的AM-PM擴(kuò)展。如上所述，這種擴(kuò)展被配置以彌補(bǔ)在Doherty陣容中的相應(yīng)的主 放大器或峰值放大器中觀察到的壓縮(例如，在驅(qū)動(dòng)器放大器中的AM-PM擴(kuò)展在與發(fā)生在 與驅(qū)動(dòng)器放大器耦合的主放大器或峰值放大器中發(fā)生AM-PM壓縮相同的Pout/Poutmax比 率發(fā)生，并且驅(qū)動(dòng)器放大器AM-PM擴(kuò)展有與主放大器或峰值放大器AM-PM壓縮的幅度下降 成反比的幅度上升)。最終，曲線514描繪將在理想的驅(qū)動(dòng)器放大器中可以觀察到的AM-PM 失真，如果這樣放大器根據(jù)本公開(kāi)被配置。如圖5B所示，因此，本公開(kāi)考慮了在Doherty放 大器陣容中配置驅(qū)動(dòng)器放大器，以實(shí)現(xiàn)某種程度的AM-PM擴(kuò)展，其中該擴(kuò)展被配置以彌補(bǔ) 這種陣容的主放大器和峰值放大器中存在的非線性。
[0042] 圖6A和圖6B是比較不同Doherty放大器陣容的AM-AM和AM-PM失真曲線的曲線 圖。圖6A描繪多個(gè)放大器的AM-PM失真對(duì)放大器的功率輸出（Pout/Poutmax)。曲線600 描繪利用常規(guī)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，帶有圖5A的曲線500所示的AM-AM失真的驅(qū)動(dòng) 器放大器)的Doherty放大器陣容的AM-AM失真。如圖所示，隨著功率的增加，常規(guī)Doherty 放大器陣容示出AM-AM壓縮。
[0043] 相反，曲線602描繪利用根據(jù)本公開(kāi)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，帶有圖5A的曲 線502所示的AM-AM失真的驅(qū)動(dòng)器放大器）的Doherty放大器陣容的AM-AM失真。如圖所 示，隨著功率的增加，當(dāng)與曲線600相比時(shí)，曲線602示出減小量的AM-AM壓縮。因此，當(dāng)前 Doherty放大器陣容的線性，如曲線602所示，得到了改進(jìn)。
[0044] 最后，曲線604描繪利用根據(jù)本公開(kāi)配置的理想的驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，帶有圖5A 的曲線504所示的AM-AM失真的驅(qū)動(dòng)器放大器）的Doherty放大器陣容的AM-AM失真。如 圖所示，隨著功率的增加，曲線604沒(méi)有AM-AM壓縮或擴(kuò)展，因此，是線性的。
[0045] 圖6B描繪多個(gè)放大器的AM-PM失真對(duì)放大器的功率輸出（Pout/Poutmax)。曲 線610描繪利用常規(guī)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，帶有圖5B的曲線510所示的AM-AM失真 的驅(qū)動(dòng)器放大器）的Doherty放大器陣容的AM-PM失真。如圖所示，隨著功率的增加，常規(guī) Doherty放大器陣容示出AM-PM壓縮。
[0046] 相反，曲線612描繪利用根據(jù)本公開(kāi)配置的驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，帶有圖5B的曲 線512所示的AM-PM失真的驅(qū)動(dòng)器放大器）的Doherty放大器陣容的AM-PM失真。如圖所 示，隨著功率的增加，當(dāng)與曲線610相比時(shí)，曲線612示出減小量的AM-PM壓縮。因此，當(dāng)前 Doherty放大器陣容的線性，如曲線612所示，得到了改進(jìn)。
[0047] 最后，曲線614描繪利用根據(jù)本公開(kāi)配置的理想的驅(qū)動(dòng)器放大器(例如，帶有圖5B 的曲線514所示的AM-PM失真的驅(qū)動(dòng)器放大器）的Doherty放大器陣容的AM-PM失真。如 圖所示，隨著功率的增加，曲線614沒(méi)有AM-PM壓縮或擴(kuò)展，因此，是線性的。
[0048] 在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，所需驅(qū)動(dòng)器放大器性能是通過(guò)結(jié)合合適的偏置點(diǎn)，選擇放大器的 適當(dāng)半導(dǎo)體制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所需偏置點(diǎn)將導(dǎo)致AM-AM和AM-PM失真的增益擴(kuò)展-壓縮 特性，其中該特性是主放大器和峰值放大器失真特性的倒轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)器放大器 是通過(guò)利用在最大電流的3% -10%被偏置的、基于砷化鎵（GaAs)技術(shù)的晶體管(例如，基 于磷化銦鎵（InGaP)的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)和/或砷化鎵（GaAs)贗高電子遷移率晶體 管（PHEMT))來(lái)構(gòu)建的。使用這種形式的晶體管提供進(jìn)一步的益處，即技術(shù)很適合于與用于 Doherty型基站放大器的最終級(jí)(例如，主放大器和峰值放大器）的制作中的橫向擴(kuò)散金屬 氧化物半導(dǎo)體（LDM0S)構(gòu)建結(jié)合。
[0049] 為了說(shuō)明所描述的Doherty放大器陣容實(shí)施例的潛在改進(jìn)性能，圖7是描繪AM-PM 失真(縱軸，單位：度）對(duì)包絡(luò)功率比(水平軸，單位：參考1毫瓦特的分貝（dBm))的圖。數(shù) 據(jù)集700描繪帶有線性驅(qū)動(dòng)器放大器的常規(guī)設(shè)計(jì)的Doherty放大器陣容的AM-PM失真。如 數(shù)據(jù)集700所示，由于放大器輸出功率的增加，常規(guī)放大器經(jīng)歷顯著量的AM-PM壓縮。
[0050] 相反，數(shù)據(jù)集702描繪根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例配置并有使用InGaP型驅(qū)動(dòng)器被 構(gòu)建的驅(qū)動(dòng)器放大器的Doherty放大器陣容的AM-PM失真。如數(shù)據(jù)集702所示，由于與常規(guī) 陣容相比，放大器的功率輸出增加，當(dāng)前放大器的實(shí)施例可能經(jīng)歷顯著減小量的AM-PM壓 縮。在測(cè)試中，當(dāng)利用InGaP型驅(qū)動(dòng)器時(shí)，當(dāng)前Doherty放大器陣容的實(shí)施例已經(jīng)被顯示為 有大約20度的減小的總體AM-PM改變。
[0051] 因?yàn)镈oherty型放大器通常在壓縮特性通常被觀察到的補(bǔ)償（back-off)電平操 作，驅(qū)動(dòng)級(jí)的振幅和相位擴(kuò)展特性因此線化了主放大器和峰值放大器的輸出。換句話說(shuō)，由 主放大器和峰值放大器生成的固有失真將被取消，從而改進(jìn)了 Doherty放大器的整個(gè)原始 線性。此外，在一些實(shí)施例中，由于雙路徑驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器在深A(yù)B類(或者，在某些情況下，B 類)區(qū)域被偏置，放大器的整個(gè)陣容也可得到改進(jìn)。同樣，通過(guò)合并寬帶驅(qū)動(dòng)器，放大器的總 帶寬也可得到改進(jìn)。
[0052] 本公開(kāi)中所討論的實(shí)施例，因此，可能提供一種更有效的和線性的Doherty型放 大器陣容的方案。與利用線性驅(qū)動(dòng)器放大器的常規(guī)器件相反，本公開(kāi)描述利用非線性驅(qū)動(dòng) 器放大器的Doherty型放大器。驅(qū)動(dòng)器放大器的非線性被配置為彌補(bǔ)或排除Doherty放大 器的主放大器和峰值放大器的非線性。驅(qū)動(dòng)器放大器的非線性不僅可能改進(jìn)整個(gè)放大器器 件的線性，而且可能使驅(qū)動(dòng)器放大器在更有效的放大器類中操作，從而潛在地增加了整個(gè) 放大器陣容的效率。
[0053] 由于組成放大器的各種組件可能沒(méi)有顯示理想的性能，本發(fā)明所描述的Doherty 放大器陣容的實(shí)施例還可能包括一些附加校正(例如，DH))。然而，如圖8所示，Doherty放 大器的一個(gè)實(shí)施例可能執(zhí)行減小量的DPD以實(shí)現(xiàn)Doherty放大器陣容的期望整體線性。在 圖8中，線800描繪可在執(zhí)行DPD的常規(guī)放大器器件中采用的DH)校正信號(hào)。線802描繪 可在根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例配置的并且執(zhí)行DH)的Doherty放大器陣容中采用的DH)校 正信號(hào)。如圖所示，當(dāng)前放大器的DH)校正相對(duì)于用于常規(guī)放大器器件的DH)校正顯著減 小。
[0054] 器件的一個(gè)實(shí)施例包括有主路徑和峰值路徑的Doherty放大器。所述Doherty放 大器包括被配置以放大從所述主路徑接收的信號(hào)的主放大器以及當(dāng)從所述峰值路徑接收 的信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，被配置以放大從所述峰值路徑接收的信號(hào)的峰值放大器。所述器 件包括被連接到所述Doherty放大器的所述主路徑的第一驅(qū)動(dòng)器放大器。所述第一驅(qū)動(dòng)器 放大器被配置以展現(xiàn)是所述主放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特 性。所述器件包括被連接到所述Doherty放大器的所述峰值路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大器。所 述第二驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是所述峰值放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振 幅和相位失真特性。
[0055] 器件的一個(gè)實(shí)施例包括被配置以放大從第一路徑接收的信號(hào)的第一放大器；被 配置以放大從第二路徑接收的信號(hào)的第二放大器以及被連接到所述第一路徑的第一驅(qū)動(dòng) 器放大器。所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是所述第一放大器的振幅和相位失真特 性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。所述器件包括被連接到所述第二路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大 器。所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是所述第二放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn) 的振幅和相位失真特性。
[0056] -種操作放大器的方法的實(shí)施例，所述放大器包括Doherty放大器，所述Doherty 放大器包括被配置以放大從主路徑接收的信號(hào)的主放大器以及當(dāng)從所述峰值路徑接收的 信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，被配置以放大從峰值路徑接收的信號(hào)的峰值放大器，被連接到所述 Doherty放大器的所述主路徑的第一驅(qū)動(dòng)器放大器以及被連接到所述Doherty放大器的所 述峰值路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大器。所述方法包括將所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器操作為AB類或B 類放大器以展現(xiàn)是所述主放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性，以 及將所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器操作為AB類或B類放大器以展現(xiàn)是所述峰值放大器的振幅和 相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。
[0057] 本公開(kāi)旨在解釋如何形成和使用根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，而不是限定其中真實(shí) 的、預(yù)期的和公平的范圍和精神。前述描述并非旨在窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限定為所公開(kāi)的精 確形式。根據(jù)上述所教之內(nèi)容，修改或變化是可能的。實(shí)施例被選擇和描述以提供對(duì)本發(fā) 明原理和其實(shí)際應(yīng)用的最好說(shuō)明，以及使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中利用本 發(fā)明并且進(jìn)行各種修改以適合于預(yù)期的特定使用。當(dāng)根據(jù)它們公正地、合法地以及公平地 享有的廣度被解釋時(shí)，所有這些修改和變體都在權(quán)利要求以及所有等同物所確定的以及可 在專利申請(qǐng)未決期間被修改的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種器件，包括： 具有主路徑和峰值路徑的Doherty放大器，所述Doherty放大器包括主放大器和峰值 放大器，所述主放大器被配置為放大從所述主路徑接收的信號(hào)，所述峰值放大器被配置為 當(dāng)從所述峰值路徑接收的信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)放大從所述峰值路徑接收的信號(hào)； 被連接到所述Doherty放大器的主路徑的第一驅(qū)動(dòng)器放大器，所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器 被配置以展現(xiàn)是所述主放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性；以及 被連接到所述Doherty放大器的峰值路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大器，所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器被配置以展現(xiàn)是所述峰值放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器 包括砷化鎵晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器 包括基于磷化銦鎵（InGaP)的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述主放大器和所述峰值放大器包括橫向擴(kuò)散金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器或所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器 是AB類放大器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器或所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器 被配置以抑制二階諧波和三階諧波的傳輸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，包括被配置以接收輸入信號(hào)并將第一信號(hào)輸出到所述 第一驅(qū)動(dòng)器放大器以及將第二信號(hào)輸出到所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器的信號(hào)分配器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器中的至少一個(gè)被配置成以為所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器中的至少 一個(gè)當(dāng)在飽和情況下操作時(shí)所汲取的最大電流的3% -10%的電流進(jìn)行操作。
9. 一種器件，包括： 被配置以放大從第一路徑接收的信號(hào)的第一放大器； 被配置以放大從第二路徑接收的信號(hào)的第二放大器； 被連接到所述第一路徑的第一驅(qū)動(dòng)器放大器，所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是 所述第一放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性；以及 被連接到所述第二路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大器，所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器被配置以展現(xiàn)是 所述第二放大器的振幅和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器包括砷化鎵晶體管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器包括基于磷化銦鎵（InGaP)的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中所述第一放大器和所述第二放大器包括橫向擴(kuò) 散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器或所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器是AB類放大器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器或所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器被配置以抑制二階諧波和三階諧波的傳輸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，包括被配置以接收輸入信號(hào)并將第一信號(hào)輸出到所 述第一路徑以及將第二信號(hào)輸出到所述第二路徑的信號(hào)分配器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大 器中的至少一個(gè)被配置成以為所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器和所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器中的至少 一個(gè)在飽和情況下所汲取的最大電流的3% -10%的電流進(jìn)行操作。
17. -種操作放大器的方法，所述放大器包括：Doherty放大器，所述Doherty放大器 包括包括主放大器和峰值放大器，所述主放大器被配置為放大從主路徑接收的信號(hào)，所述 峰值放大器被配置為當(dāng)從峰值路徑接收的信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)放大從峰值路徑接收的信 號(hào)；被連接到所述Doherty放大器的所述主路徑的第一驅(qū)動(dòng)器放大器；以及被連接到所述 Doherty放大器的所述峰值路徑的第二驅(qū)動(dòng)器放大器，所述方法包括： 操作所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器作為AB類或B類放大器，以展現(xiàn)是所述主放大器的振幅和 相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性；以及 操作所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器作為AB類或B類放大器，以展現(xiàn)是所述峰值放大器的振幅 和相位失真特性的倒轉(zhuǎn)的振幅和相位失真特性。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括將數(shù)字預(yù)失真應(yīng)用于至所述放大器的輸入信 號(hào)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中操作所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器包括，當(dāng)所述主放 大器展現(xiàn)振幅或相位壓縮時(shí)，操作所述第一驅(qū)動(dòng)器放大器以展現(xiàn)被配置以彌補(bǔ)所述主放大 器的所述振幅或相位壓縮的振幅或相位擴(kuò)展。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中操作所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器包括，當(dāng)所述峰值 放大器展現(xiàn)振幅或相位壓縮時(shí)，操作所述第二驅(qū)動(dòng)器放大器以展現(xiàn)被配置以彌補(bǔ)所述峰值 放大器的所述振幅或相位壓縮的振幅或相位擴(kuò)展。
【文檔編號(hào)】H03F1/07GK104124926SQ201410161886
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】S·R·埃姆巴, A·M·S·阿梅德, J·斯多丁格 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司