本發(fā)明涉及射頻功率放大器領(lǐng)域，尤其涉及一種非對稱doherty放大器。

背景技術(shù)：

目前主流的放大器都工作在ab類狀態(tài)，但是ab類的放大器有個很大的缺點就是其功率回退時的效率比較低，理論上接近于b類的放大器，當功率回退6db，效率減半，所以對于調(diào)制信號在平均功率處的效率很低。為了解決ab類功率放大器的功率回退處效率較低的問題，w.h.doherty于1936年提出doherty放大器技術(shù)，一定程度上彌補了該缺點，傳統(tǒng)的對稱doherty放大器由兩個相同的放大器組成，偏置在ab類狀態(tài)的作為功率放大主模塊，偏置在c類狀態(tài)的作為功率放大輔助模塊，圖1給出了傳統(tǒng)對稱doherty放大器的原理框圖。

如圖1所示，輸入信號分離單元將信號分成兩路，分別用于驅(qū)動功率放大主模塊和功率放大輔助模塊；功率放大主模塊通過50ω的四分之一波長(λ/4)傳輸線與功率放大輔助模塊連接，四分之一波長(λ/4)傳輸線起到阻抗反轉(zhuǎn)的作用；功率放大輔助模塊輸入的λ/4傳輸線則是起到相位延遲的作用，來保證在合路節(jié)點功率放大主模塊和功率放大輔助模塊輸出信號的相位一致；合路節(jié)點與負載之間連接有35ω的λ/4傳輸線，對于對稱doherty放大器，其特性阻抗約為35ω，其目的是將50ω的負載阻抗轉(zhuǎn)換到25ω的合路阻抗。

doherty放大器的主要原理是通過輔助放大器的開啟程度也即輸出電流的大小來對主放大器所看到的負載阻抗進行調(diào)節(jié)和牽引，使得主放大器在功率回退的時候電壓擺幅還能達到最大，從而獲得較高的效率。所以這就要求輔助放大器需要工作在c類狀態(tài)，隨輸入信號功率的增加c類放大器會逐漸開啟，而主放大器則是工作在ab類狀態(tài)下。

然而正是由于功率放大輔助模塊工作在c類狀態(tài)，同一放大器工作在c類的功率相對于ab類有所下降，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)對稱結(jié)構(gòu)的doherty放大器無法實現(xiàn)阻抗的充分牽引，所以導(dǎo)致了回退點的效率相對最大效率有很大的損失。而且傳統(tǒng)對稱結(jié)構(gòu)的doherty放大器對于功率回退超過6db時，效率則會急劇下降。此外，傳統(tǒng)doherty放大器的線性度比較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種非對稱doherty放大器，能夠使得整體的增益保持不變、提高整個放大器的線性度。

本發(fā)明提出的具體技術(shù)方案為：提供一種非對稱doherty放大器，包括信號分離模塊、主放大模塊、至少一個輔助放大模塊以及信號合路模塊；所述非對稱doherty放大器還包括耦合器、信號延遲模塊和至少一個漏極電壓調(diào)控模塊；所述耦合器將接收的輸入信號發(fā)送至信號延遲模塊，所述信號延遲模塊將接收的輸入信號進行延遲并將延遲后的輸入信號發(fā)送至所述信號分離模塊，所述信號分離模塊對延遲后的輸入信號進行分離并將分離后的輸入信號發(fā)送給所述主放大模塊和所述輔助放大模塊，所述主放大模塊和所述輔助放大模塊將所述信號分離模塊分離的信號分別放大后輸入到所述信號合路模塊；所述漏極電壓調(diào)控模塊連接于所述耦合器和所述輔助放大模塊之間，用于從所述耦合器中檢測所述輸入信號的功率變化，并根據(jù)輸入信號的功率變化情況產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓輸入到所述輔助放大模塊中，作為所述輔助放大模塊的漏極偏置電壓。

進一步地，所述漏極電壓調(diào)控模塊包括依次連接的檢波單元、控制單元以及電源轉(zhuǎn)換單元；所述檢波單元用于從所述耦合器中檢測所述輸入信號的功率，并根據(jù)輸入信號的功率形成隨功率變化的電壓信號；所述控制單元將所述檢波單元輸出的電壓信號進行放大處理并產(chǎn)生相應(yīng)的pwm控制信號；所述電源轉(zhuǎn)換單元根據(jù)所述pwm控制信號產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓輸入到所述輔助放大模塊中。

進一步地，所述檢波單元包括信號檢測電路和信號處理電路，所述信號檢測電路用于從所述耦合器中檢測所述輸入信號的每個周期內(nèi)的峰值電壓并將所述峰值電壓發(fā)送給所述信號處理電路，所述信號處理電路用于平滑處理所述峰值電壓形成所述電壓信號。

進一步地，所述控制單元包括信號放大電路和信號調(diào)制電路，所述信號放大電路接收所述電壓信號并對所述電壓信號進行放大，所述信號調(diào)制電路接收放大后的電壓信號并根據(jù)所述放大后的電壓信號產(chǎn)生相應(yīng)的pwm控制信號。

進一步地，所述主放大模塊包括主功率放大電路和第一阻抗轉(zhuǎn)換電路；所述主功率放大電路與所述信號分離模塊連接后再連接到所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路，所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路與所述主功率放大電路連接后再連接到所述信號合路模塊。

進一步地，所述主功率放大電路包括依次連接的第一輸入匹配電路、第一晶體管以及第一輸出匹配電路；所述第一輸入匹配電路連接到所述信號分離模塊，所述第一輸出匹配電路連接到所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路。

進一步地，所述輔助放大模塊包括第二阻抗轉(zhuǎn)換電路和輔助功率放大電路；所述第二阻抗轉(zhuǎn)換電路與所述信號分離模塊連接后再連接到所述輔助功率放大電路，所述輔助功率放大電路與所述第二阻抗轉(zhuǎn)換電路連接后在連接到所述信號合路模塊。

進一步地，所述輔助功率放大電路包括依次連接的第二輸入匹配電路、第二晶體管以及第二輸出匹配電路；所述第二輸入匹配電路連接到所述第二阻抗轉(zhuǎn)換電路，所述第二輸出匹配電路連接到所述信號合路模塊；所述第二晶體管的漏極偏置電壓由所述漏極電壓調(diào)控模塊控制。

進一步地，所述非對稱doherty放大器包括n個所述輔助放大模塊和1個所述漏極電壓調(diào)控模塊，所述漏極電壓調(diào)控模塊產(chǎn)生的控制電壓分別輸入到n個所述輔助放大模塊中，作為n個所述輔助放大模塊的漏極偏置電壓；

其中，n為大于或等于1的整數(shù)。

進一步地，所述非對稱doherty放大器包括n個所述輔助放大模塊和n個所述漏極電壓調(diào)控模塊，n個所述漏極電壓調(diào)控模塊產(chǎn)生n個控制電壓一一對應(yīng)地輸入到n個所述輔助放大模塊中，作為n個所述輔助放大模塊的漏極偏置電壓；

其中，n為大于1的整數(shù)。

本發(fā)明提供的非對稱doherty放大器，其包括漏極電壓調(diào)節(jié)模塊，所述漏極電壓調(diào)節(jié)模塊可以從所述耦合器中檢測所述輸入信號的功率變化，并根據(jù)輸入信號的功率變化情況產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓輸入到所述輔助放大模塊中，作為所述輔助放大模塊的漏極偏置電壓；根據(jù)輸入信號的功率變化，通過所述漏極電壓調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)所述輔助放大模塊的漏極電壓，使得所述輔助放大模塊功率的增長正好彌補所述主放大模塊功率的下降，從而使得整體的增益保持不變、提高整個放大器的線性度。

附圖說明

通過結(jié)合附圖進行的以下描述，本發(fā)明的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)doherty放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1非對稱doherty放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例1非對稱doherty放大器具體電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為漏極電壓調(diào)節(jié)模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為檢波單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為控制單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為主功率放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為輔助功率放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為實施例2非對稱doherty放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為實施例3非對稱doherty放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。

本發(fā)明提供的非對稱doherty放大器，包括耦合器、信號延遲模塊、信號分離模塊、主放大模塊、至少一個輔助放大模塊、至少一個漏極電壓調(diào)控模塊以及信號合路模塊。通過所述漏極電壓調(diào)控模塊調(diào)節(jié)所述輔助放大模塊的漏極偏置電壓，使得所述主放大模塊工作在ab類、所述輔助放大模塊工作在c類，當所述主放大模塊達到飽和時，所述輔助放大模塊開始工作，通過所述輔助放大模塊功率的增長來彌補所述主放大模塊功率的下降，從而使得整體的增益保持不變，提高了整個放大器的線性度。

實施例1

參照圖2、圖3，本實施例提供的非對稱doherty放大器，包括耦合器11、信號延遲模塊12、信號分離模塊13、主放大模塊14、輔助放大模塊15、漏極電壓調(diào)控模塊16以及信號合路模塊17。

所述耦合器11與信號源10連接，用于接收所述信號源10發(fā)送的輸入信號，所述信號延遲模塊12以及所述漏極電壓調(diào)控模塊16分別與所述耦合器11連接，所述信號分離模塊13與所述信號延遲模塊12連接，所述主放大模塊14與所述信號分離模塊13連接，所述輔助放大模塊15分別與所述信號分離模塊13以及所述漏極電壓調(diào)控模塊16連接，所述信號合路模塊17分別與所述主放大模塊14以及所述輔助放大模塊15連接。

其中，所述耦合器11用于對接收的輸入信號進行功率分配，其將部分輸入信號發(fā)送給所述信號延遲模塊12，將另一部分輸入信號發(fā)送給所述漏極電壓調(diào)控模塊16，所述耦合器11的耦合度不大于15db。這里定義所述耦合器11發(fā)送給所述信號延遲模塊12的輸入信號為第一信號，所述耦合器11發(fā)送給所述漏極電壓調(diào)控模塊16的輸入信號為第二信號。優(yōu)選的，所述耦合器11用于對接收的輸入信號進行非等分分配，所述第一信號的功率大于所述第二信號的功率，其中，為了不影響非對稱doherty放大器的整體增益，所述第二信號的功率遠遠小于整個輸入信號的功率。

由于漏極電壓調(diào)控模塊16需要對第二信號進行處理，而后將處理后的第二信號發(fā)送給輔助放大模塊15，這個過程需要一定的時間響應(yīng)，所以，為了使得所述輔助放大模塊15從所述漏極電壓調(diào)控模塊16接收的信號與從所述信號分離模塊13接收的信號同步，所述信號延遲模塊12需要對其接收到的第一信號進行延遲處理，然后將延遲后的第一信號發(fā)送給信號分離模塊13。所述信號分離模塊13用于將延遲后的第一信號分離為第一子信號以及第二子信號并將所述第一子信號發(fā)送給所述主放大模塊14、將所述第二子信號發(fā)送給所述輔助放大模塊15。所述主放大模塊14用于對接收的第一子信號進行放大處理得到放大后的第一子信號。所述漏極電壓調(diào)控模塊16用于從所述耦合器11中檢測所述輸入信號的功率變化，并根據(jù)輸入信號的功率變化情況產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓輸入到所述輔助放大模塊15中，作為所述輔助放大模塊15的漏極偏置電壓，所述輔助放大模塊15根據(jù)所述漏極偏置電壓對所述第二子信號進行放大處理得到放大后的第二子信號。最后，所述信號合路模塊17用于將接收的放大后的第一子信號以及放大后的第二子信號進行合路。

具體的，所述主放大模塊14包括與所述信號分離模塊13連接的主功率放大電路14a以及與所述主功率放大電路14a連接的第一阻抗轉(zhuǎn)換電路14b，所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路14b與所述信號合路模塊17連接。所述輔助放大模塊15包括與所述信號分離模塊13連接的第二阻抗轉(zhuǎn)換電路15a以及與所述第二阻抗轉(zhuǎn) 換電路15a連接的輔助功率放大電路15b。優(yōu)選的，所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路14b為四分之一波長阻抗變換微帶傳輸線，其阻值為50ω；所述第二阻抗轉(zhuǎn)換電路15a為四分之一波長阻抗變換微帶傳輸線，其阻值為50ω。其中，所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路14b、第二阻抗轉(zhuǎn)換電路15a也可以為由其他形式的阻抗轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，不限于四分之一波長阻抗變換微帶傳輸線。

參照圖4，所述漏極電壓調(diào)控模塊16包括與所述耦合器連接的檢波單元16a、與所述檢波單元連接的控制單元16b以及與所述控制單元16b連接的電源轉(zhuǎn)換單元16c，所述電源轉(zhuǎn)換單元16c與所述輔助放大模塊15連接。

參照圖5、圖6，具體的，所述檢波單元16a包括與所述耦合器11連接的信號檢測電路26以及與所述信號檢測電路26連接的信號處理電路27。所述控制單元16b包括與所述信號處理電路27連接的信號放大電路28以及分別與所述信號放大電路28、所述電源轉(zhuǎn)換單元16c連接的信號調(diào)制電路29。

所述信號檢測電路26用于檢測所述第二信號在每個信號周期內(nèi)的峰值電壓，然后將檢測到的峰值電壓發(fā)送給所述信號處理電路27，所述信號處理電路27對所述峰值電壓進行平滑處理形成功率隨時間變化的包絡(luò)電壓信號并將其發(fā)送給所述信號放大電路28，例如，所述信號處理電路27為積分電路，積分電路的積分時間可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。所述信號放大電路28對所述包絡(luò)電壓信號進行放大并將放大后的包絡(luò)電壓信號發(fā)送給所述信號調(diào)制電路29，其中，所述信號放大電路28的放大倍率可以根據(jù)所述信號源10發(fā)送信號的實際情況進行調(diào)整，以獲得最佳的平均效率和線性度。所述信號調(diào)制電路29根據(jù)放大后的包絡(luò)電壓信號產(chǎn)生相應(yīng)占空比的脈沖寬度調(diào)制(pwm)信號并將所述pwm信號發(fā)送給所述電源轉(zhuǎn)換單元16c，所述電源轉(zhuǎn)換單元16c根據(jù)所述pwm信號的占空比將固定的輸入電壓轉(zhuǎn)換成隨所述控制單元16b的輸出信號變化的控制電壓并將其發(fā)送給所述輔助放大模塊15，作為所述輔助放大模塊15的漏極偏置電壓。

參照圖7，所述主功率放大電路14a包括第一輸入匹配電路20、第一晶體管21以及第一輸出匹配電路22。所述第一輸入匹配電路20與所述信號分離模塊13連接，所述第一晶體管21與所述第一輸入匹配電路20連接，所述第一輸出匹配電路22分別與所述第一晶體管21以及所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路14b連接。其中，第一晶體管21可以為ldmos、gan或gaas。

所述第一輸入匹配電路20接收所述信號分離模塊13發(fā)送的第一子信號并 將所述信號分離模塊13的輸出阻抗與所述第一晶體管21的輸入阻抗相匹配，所述第一晶體管21對所述第一子信號進行放大得到放大后的第一子信號并將放大后的第一子信號發(fā)送給所述的第一輸出匹配電路22，所述第一輸出匹配電路22將所述第一晶體管21回退時的阻抗與所述信號合路模塊17的輸入阻抗相匹配，所述第一阻抗轉(zhuǎn)換電路14b用于對所述主放大模塊14的阻抗進行反轉(zhuǎn)。

參照圖8，所述輔助功率放大電路15b包括第二輸入匹配電路23、第二晶體管24以及第二輸出匹配電路25。所述第二輸入匹配電路23與所述第二阻抗轉(zhuǎn)換電路15a連接，所述第二晶體管24與所述第二輸入匹配電路23連接，所述第二輸出匹配電路25分別與所述第二晶體管24、所述電源轉(zhuǎn)換單元16c以及所述信號合路模塊17連接。其中，所述第二晶體管24可以為ldmos、gan或gaas。在實際操作過程中，可以根據(jù)第一晶體管21的功率合理選擇第二晶體管24，使得第二晶體管24充分的對所述主放大模塊14的阻抗進行牽引，從而提高整個非對稱doherty放大器的功率回退時的效率。

所述第二阻抗轉(zhuǎn)換電路15a用于對接收的第二子信號進行相位延遲并將延遲后的第二子信號發(fā)送給所述第二輸入匹配電路23，所述第二輸入匹配電路23將所述信號分離模塊13的輸出阻抗與所述第二晶體管24的輸入阻抗相匹配，所述第二晶體管24對延遲后的第二子信號進行放大得到放大后的第二子信號并將放大后的第二子信號發(fā)送給所述的第二輸出匹配電路25，所述第二輸出匹配電路25將所述第二晶體管24阻抗與所述信號合路模塊17的輸入阻抗相匹配。

實施例2

參照圖9，本實施例與實施例1不同之處在于，所述非對稱doherty放大器為多級非對稱doherty放大器，其包括n個并行連接的輔助放大模塊15，其中，n為大于1的整數(shù)，n個并行連接的輔助放大模塊15與主放大模塊14組成一個n+1級非對稱doherty放大器。

其中，n個輔助放大模塊中每個輔助放大模塊15分別與所述信號分離模塊13以及信號合路模塊17連接，所述漏極電壓調(diào)控模塊16分別與耦合器11、所述n個輔助放大模塊15以及信號合路模塊17連接。所述漏極電壓調(diào)節(jié)模塊16產(chǎn)生的控制電壓分別輸入到n個輔助放大模塊15中，作為n個輔助放大模塊15的漏極偏置電壓。這里，n個輔助放大模塊15的電路參數(shù)可以相同，也可以根據(jù)實際需要選擇不同的電路參數(shù)。本實施例的多級非對稱doherty放大器的具體電路結(jié)構(gòu)與實施例1類似，這里不再贅述。

實施例3

參照圖10，本實施例與實施例1不同之處在于，所述非對稱doherty放大器為多級非對稱doherty放大器，其包括n個并行連接的輔助放大模塊15以及n個與所述輔助放大模塊15對應(yīng)的漏極電壓調(diào)控模塊16，其中，n為大于1的整數(shù)，n個并行連接的輔助放大模塊15與主放大模塊14組成一個n+1級非對稱doherty放大器。

其中，n個輔助放大模塊中每個輔助放大模塊15分別與所述信號分離模塊13以及信號合路模塊17連接，所述n個漏極電壓調(diào)控模塊16中每個漏極電壓調(diào)控模塊16分別與耦合器11、對應(yīng)的輔助放大模塊15以及信號合路模塊17連接，n個漏極電壓調(diào)節(jié)模塊16產(chǎn)生n個控制電壓一一對應(yīng)的分別輸入到n個輔助放大模塊15中，作為n個所述輔助放大模塊15的漏極偏置電壓。這里，n個輔助放大模塊15的電路參數(shù)可以相同，也可以根據(jù)實際需要選擇不同的電路參數(shù)，n個漏極電壓調(diào)節(jié)模塊16的電路參數(shù)可以相同，也可以根據(jù)實際需要選擇不同的電路參數(shù)。本實施例的多級非對稱doherty放大器的具體電路結(jié)構(gòu)與實施例1類似，這里不再贅述。

以上所述僅是本申請的具體實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護范圍。