專利名稱：多頻帶高效率多爾蒂放大器的制作方法
多頻帶高效率多爾蒂放大器
背景技術(shù)：
無線通信標(biāo)準(zhǔn)一直在改變以適應(yīng)當(dāng)今消費(fèi)者間所需的大量數(shù)據(jù)傳輸。結(jié)果，無線通信系統(tǒng)的運(yùn)營商要付出升級無線系統(tǒng)或完全更換已部署的站點(diǎn)所導(dǎo)致的額外成本。而且，無線通信標(biāo)準(zhǔn)的不斷變化干擾了基站供應(yīng)商的產(chǎn)品策略和產(chǎn)品系列。多標(biāo)準(zhǔn)或多頻帶無線電基站是可以減少運(yùn)營商的部署成本以及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部件供應(yīng)商的生產(chǎn)成本的一種方案。具體而言，收發(fā)器功率放大器是無線基站中最關(guān)鍵部件之一。當(dāng)今的功率放大器不僅需要效率很高以使基站的運(yùn)行費(fèi)用(OPEX)保持很低，而且必須是寬帶的以足以在多頻帶系統(tǒng)中工作。由于其簡單，多爾蒂(Doherty)功率放大器(PA)是當(dāng)前用于高效地發(fā)射高峰均比
調(diào)制信號的最有效率的架構(gòu)。不過，多爾蒂PA固有為窄帶的，在用于多頻帶收發(fā)器中時(shí)其性能顯著降低。實(shí)際上，多爾蒂PA的射頻帶寬(BW)不僅受到各個(gè)級BW(主要級和峰值級)和輸出四分之一線組合器的限制，而且多爾蒂PA的BW還受到構(gòu)成匹配網(wǎng)絡(luò)的傳輸線和/或用在主要和峰值級輸出處的偏位線的固有相位線性的限制。例如，常規(guī)多爾蒂放大器使用兩個(gè)放大器級，即主放大器和峰值放大器，其輸出通過四分之一波長阻抗逆變器互連。借助于峰值放大器和四分之一波長變換器，在功率回退時(shí)，多爾蒂放大器維持其最高效率。在功率回退時(shí)，有意使峰值放大器保持0FF，以通過使其通過阻抗變換器的負(fù)載阻抗加倍來實(shí)現(xiàn)主放大器的飽和。多爾蒂放大器的BW與各個(gè)級的Bff和四分之一波長變換器BW的輸出相關(guān)。而且，在平均工作功率下，即使利用寬帶主和峰值級，多爾蒂BW也比預(yù)期的窄。這是因?yàn)?，匹配網(wǎng)絡(luò)傳輸線相位和/或偏位線相位在頻率上是固有的線性的，這會(huì)固有地限制多爾蒂放大器的BW。這顯著降低了頻帶邊緣的效率和功率。同樣情況適用于峰值OFF阻抗，其僅在一個(gè)頻率下是實(shí)數(shù)且很高(僅在中波段隔離良好)。因此，這個(gè)缺點(diǎn)將多爾蒂高效率工作的BW限制到最大5-7%。四分之一波長逆變器輸出對BW的影響對于高于10%的BW開始顯著起來。為了能夠用于多標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器中，需要多爾蒂功率放大器能夠在感興趣的整個(gè)頻帶上可調(diào)諧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種多頻帶多爾蒂放大器。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種放大結(jié)構(gòu)，包括主放大器，其被配置來放大第一信號；峰值放大器，其被配置來放大第二信號；可調(diào)諧阻抗逆變器，其被配置來執(zhí)行阻抗反演以調(diào)制主放大器的負(fù)載阻抗；以及組合節(jié)點(diǎn)，其被配置來接收來自峰值放大器的經(jīng)放大的第二信號和可調(diào)諧阻抗逆變器的輸出?？烧{(diào)諧阻抗逆變器包括調(diào)諧器，其被配置來在至少一個(gè)寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演。所述調(diào)諧器是(i)至少一個(gè)電容器，(i)至少一個(gè)變?nèi)荻O管，或(ii)至少一個(gè)由二極管旁路的開路接線柱。放大結(jié)構(gòu)還包括功率分配器，其被配置來接收具有該至少一個(gè)頻帶的輸入信號并將該輸入信號分成第一信號和第二信號?？烧{(diào)諧阻抗逆變器還可以包括環(huán)行器，其連接到調(diào)諧器，該環(huán)行器被配置來將放大的第一信號分成入射信號和反射信號，其中所述調(diào)諧器調(diào)節(jié)反射信號的相位，以在所述可調(diào)諧阻抗逆變器的輸入處進(jìn)行相消組合?；蛘撸隹烧{(diào)諧阻抗逆變器包括連接到所述調(diào)諧器的第一混合式耦合器。該放大結(jié)構(gòu)還可以包括控制器，其被配置來通過調(diào)節(jié)調(diào)諧器的值來控制可調(diào)諧阻抗逆變器。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，放大結(jié)構(gòu)包括主放大器，其被配置來放大第一信號；峰值放大器，其被配置來放大第二信號；可調(diào)諧阻抗逆變器，其被配置來執(zhí)行阻抗反演，以調(diào)制所述主放大器的負(fù)載阻抗，其中所述可調(diào)諧阻抗逆變器包括環(huán)行器和調(diào)諧器，所述環(huán)行器被配置來將放大的第一信號分成入射信號和反射信號，所述調(diào)諧器被配置來在所述阻抗逆變器的輸入處調(diào)節(jié)反射信號的相位。該結(jié)構(gòu)還包括組合節(jié)點(diǎn)，其被配置來接收來自峰值放大器的經(jīng)放大的第二信號和可調(diào)諧阻抗逆變器的輸出。所述調(diào)諧器是電容器、變?nèi)荻O管，或由二極管旁路的開路接線柱。環(huán)行器包括連接到主放大器的輸出端子的第一端口，連接到該組合節(jié)點(diǎn)的第二端口以及連接到該調(diào)諧器的第三端口。該放大結(jié)構(gòu)還可以包括控制器，其被配置來通過調(diào)節(jié)調(diào)諧器的值來控制可調(diào)諧阻抗逆變器。 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，放大結(jié)構(gòu)包括主放大器，其被配置來放大第一信號；峰值放大器，其被配置來放大第二信號；可調(diào)諧阻抗逆變器，其被配置來執(zhí)行阻抗反演，以調(diào)制所述主放大器的負(fù)載阻抗，其中所述可調(diào)諧阻抗逆變器包括第一混合式耦合器和調(diào)諧器，所述調(diào)諧器被配置來在至少一個(gè)寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演，所述組合節(jié)點(diǎn)被配置來接收來自峰值放大器的經(jīng)放大的第二信號和第一混合式耦合器的輸出。調(diào)諧器包括兩個(gè)調(diào)諧元件，兩個(gè)調(diào)諧元件每個(gè)都連接到第一混合式耦合器的相應(yīng)輸出端口。兩個(gè)調(diào)諧元件是α)電容器，(ii)變?nèi)荻O管，或(iii)由二極管旁路的開路接線柱。該放大結(jié)構(gòu)還包括控制器，其被配置來通過調(diào)節(jié)調(diào)諧器的值來控制可調(diào)諧阻抗逆變器。而且，放大結(jié)構(gòu)還包括第一偏位線和第二偏位線。根據(jù)選擇，第一偏位線和第二偏位線提供第一混合式耦合器和主放大器之間的連接。第一偏位線具有針對第一頻帶調(diào)諧的長度，第二偏位線具有針對第二頻帶調(diào)諧的長度?；谌斯ひ苿?dòng)主放大器的隔直流電容器來選擇第一偏位線和第二偏位線之一?；蛘撸渲玫谝贿x擇器以在第一偏位線和第二偏位線之間進(jìn)行選擇。該放大結(jié)構(gòu)還包括第三偏位線和第四偏位線。根據(jù)選擇，第三偏位線和第四偏位線提供第一混合式耦合器和峰值放大器之間的連接。第三偏位線具有針對第一頻帶調(diào)諧的長度，第四偏位線具有針對第二頻帶調(diào)諧的長度?；谌斯ひ苿?dòng)峰值放大器的隔直流電容器來選擇第三偏位線和第四偏位線之一?；蛘?，配置第二選擇器以在第三偏位線和第四偏位線之間進(jìn)行選擇。該放大結(jié)構(gòu)還可以包括連接于主放大器和第一混合式耦合器之間的第二混合式耦合器以及連接于組合節(jié)點(diǎn)和峰值放大器之間的第三混合式耦合器。第一和第二混合式耦合器的輸出端口連接到調(diào)諧元件。第二和第三混合式耦合器的調(diào)諧元件是(i)電容器，
(ii)變?nèi)荻O管，或(iii)由二極管旁路的開路接線柱。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種多爾蒂放大器包括可調(diào)諧阻抗逆變器，其被配置來將阻抗反演調(diào)諧到信號中心頻率以進(jìn)行放大，以及控制器，其被配置來控制該可調(diào)諧阻抗逆變器。


從本文如下給出的詳細(xì)描述和附圖將更充分理解示例性實(shí)施例，在附圖中用類似附圖標(biāo)記表示類似元件，附圖僅通過例示方式給出，因此并不限制本發(fā)明，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、圖2的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)的變型；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的、圖2和圖3的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)的變型。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述本發(fā)明的各實(shí)施例。由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)注附圖上 的類似元件。如這里使用的，除非上下文明確做出不同表述，單數(shù)形式“一”和“該”意在還包括復(fù)數(shù)形式。還要理解，這里使用的術(shù)語“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明。在附圖中僅以解釋的目的示意性示出了各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和器件，以免因本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的細(xì)節(jié)使本發(fā)明模糊不清。無論如何，包括附圖以描述和解釋本發(fā)明的示例性范例。這里使用的詞匯和短語應(yīng)當(dāng)被理解和解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員對那些詞匯和短語的理解相一致的含義。在術(shù)語或短語意在具有特殊含義，即技術(shù)人員所理解之外的含義的時(shí)候，將在說明書中明確闡述這樣的特殊定義，直接且明確地提供對術(shù)語或短語的特殊定義。在通過提供可調(diào)諧阻抗逆變器用于寬帶應(yīng)用中時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例克服了常規(guī)多爾蒂放大器的不足。本發(fā)明的可調(diào)諧阻抗逆變器被配置成執(zhí)行阻抗反演以調(diào)制主放大器的負(fù)載阻抗?？烧{(diào)諧阻抗逆變器包括調(diào)諧器，其被配置來在至少一個(gè)寬頻帶上動(dòng)態(tài)調(diào)諧阻抗反演。例如，可調(diào)諧阻抗逆變器將阻抗反演調(diào)諧到信號的中心頻率進(jìn)行放大?？梢杂煽刂破骺刂谱杩鼓孀兤鞯目烧{(diào)諧方面以允許根據(jù)輸入信號的頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，輸入信號可能分布于寬帶信號和/或多頻帶信號的范圍上。本發(fā)明的多爾蒂放大器可以實(shí)現(xiàn)于無線通信系統(tǒng)中的基站中，為若干終端使用提供無線連接。多爾蒂放大器可以放大要發(fā)送到終端使用的信號。此外，本發(fā)明的多爾蒂放大器可以實(shí)現(xiàn)于其他類型的裝置中，例如W-CDMA、UMTS, LTE或WiMAX基站、基站收發(fā)信臺、基站路由器、WiFi接入點(diǎn)或?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)和一個(gè)或多個(gè)終端用戶之間的數(shù)據(jù)和/或語音連接提供無線電基帶功能的任何其他設(shè)備。終端用戶可以包括但不限于終端用戶(EU)設(shè)備、固定或移動(dòng)用戶單元、接收機(jī)、蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或任何其他類型的能夠在無線環(huán)境中工作的用戶設(shè)備。本發(fā)明的多爾蒂放大器包括基于可調(diào)諧環(huán)行器的阻抗逆變器或包括調(diào)諧元件的、作為阻抗逆變器工作的可調(diào)諧混合式耦合器。參考本申請的圖1-4論述這些實(shí)施例。圖I示出了根據(jù)本申請的實(shí)施例的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)。多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)包括功率分配器105,其被配置來將輸入信號分成第一信號和第二信號；主放大器110,用于放大第一信號；峰值放大器115，用于選擇性地放大第二信號；相位補(bǔ)償器125，用于偏移第二信號的相位；可調(diào)諧阻抗逆變器120，其被配置來進(jìn)行阻抗反演；四分之一波長變換器130，用于組合主放大器110和峰值放大器115的輸出；以及負(fù)載阻抗135。功率分配器105可以是例如3dB功率分配器，包括至少三個(gè)端口。3dB功率分配器一般將輸入信號分成具有相等幅度的第一和第二信號。此外，可以在圖I的多爾蒂放大器內(nèi)使用除3dB功率分配器之外的其他類型的功率分配器。功率分配器105的第一端口接收輸入信號。輸入信號可以是頻率在寬頻帶(例如860-960MHZ)上的射頻(RF)信號。功率分配器105的第二端口連接到主放大器110的輸入，功率分配器105的第三端口通過相位補(bǔ)償器125連接到峰值放大器115的輸入。相位補(bǔ)償器125連接在功率分配器105的第三端口和峰值放大器115的輸入之間，以便補(bǔ)償可調(diào)諧阻抗逆變器120引入的相變。相位補(bǔ)償器125可以是環(huán)行器。在將輸入信號分成第一和第二信號且第二信號通過相位補(bǔ)償器125之后,然后分別由主放大器110或主放大器110和峰值放大器115的組合放大第一和第二信號,如下所 述。例如，峰值放大器115可以選擇性地在選定時(shí)間與主放大器110組合工作。亦即，可以將峰值放大器115保持關(guān)閉，直到有需要來自主放大器110的更高的功率輸出的功率需求為止，此時(shí)打開峰值放大器115并工作以增大主放大器110的功率輸出。換言之，如果第二信號的信號強(qiáng)度高于閾值水平，則峰值放大器115放大第二信號。術(shù)語“選擇性地工作”表不放大器的工作狀態(tài)響應(yīng)于輸入信號而變化。否則，如果第二信號的信號強(qiáng)度低于閾值水平，則關(guān)閉峰值放大器115 (例如開路)，僅主放大器110工作來放大第一信號。一旦第二信號的信號強(qiáng)度增大到閾值水平以上，就打開峰值放大器115，主放大器110的負(fù)載阻抗逐漸減小到設(shè)計(jì)水平。主放大器110和峰值放大器115的輸出通過可調(diào)諧阻抗逆變器120在組合節(jié)點(diǎn)116處連接。如果峰值放大器115和主放大器110在工作，則組合節(jié)點(diǎn)116接收來自峰值放大器115的經(jīng)放大的第二信號和可調(diào)諧阻抗逆變器120的輸出。如果僅有主放大器110在工作(如上所述)，則組合節(jié)點(diǎn)116從可調(diào)諧阻抗逆變器120的輸出接收信號?？烧{(diào)諧阻抗逆變器120從主放大器110接收放大的第一信號并進(jìn)行阻抗反演以調(diào)制主放大器110的負(fù)載阻抗。四分之一波長變換器(例如常規(guī)多爾蒂放大器)中的阻抗反演伴隨有四分之一波長變換器輸入側(cè)上反射信號的相消組合以及四分之一波長變換器輸出側(cè)上發(fā)射信號的相長組合。不過，對于偏離常規(guī)多爾蒂放大器設(shè)計(jì)中心頻率的信號，相消和相長組合變得較不完美，變換器的阻抗反演特性變差(從而限制工作帶寬)。此外，不能動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)變換器阻抗或長度的改變。相反，本發(fā)明的實(shí)施例提供了可調(diào)諧阻抗逆變器以在寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖I所示，可調(diào)諧阻抗逆變器120包括環(huán)行器122和調(diào)諧器，使用電容器作為調(diào)諧器121。調(diào)諧器121可以包括任何類型的電容器，包括但不限于固定電容器和可變電容器，例如數(shù)字電容器。此外，可以使用變?nèi)荻O管(二極管)取代固定或可變電容器。電容器值在目標(biāo)工作帶寬中調(diào)諧可調(diào)諧阻抗逆變器120?？梢葬槍γ總€(gè)工作頻帶人工選擇調(diào)諧器121的值。此外，可以將可變電容器(例如數(shù)字電容器)用作調(diào)諧元件121，以便通過改變電容器偏壓來動(dòng)態(tài)調(diào)諧可調(diào)諧阻抗逆變器120。
環(huán)行器122為第一信號的入射波和反射波提供獨(dú)立路徑，其使得將反射波相位調(diào)節(jié)得獨(dú)立于入射波。入射波從主放大器110的輸出(源)向負(fù)載阻抗傳播。另一方面，反射波從負(fù)載阻抗向主放大器Iio的輸出傳播。在四分之一波長變換器中，入射波和反射波在兩個(gè)界面之間跳躍，并且入射波和反射波都共享同一傳播路徑，從而經(jīng)歷同樣的相移。環(huán)行器122包括至少三個(gè)端口。環(huán)行器122的第一端口連接到主放大器110的輸出，第二端口連接到組合節(jié)點(diǎn)116，第三端口連接到調(diào)諧元件121。在可調(diào)諧阻抗逆變器120的輸入側(cè)適當(dāng)對準(zhǔn)反射實(shí)現(xiàn)了圖I的多爾蒂放大器的正確工作。這是由基于電容器的調(diào)諧器121實(shí)現(xiàn)的，該調(diào)諧器終結(jié)環(huán)行器122的第三端口。調(diào)諧器121內(nèi)的電容器的值設(shè)置反射波的相位，其設(shè)置執(zhí)行阻抗反演的頻率。在調(diào)諧器121內(nèi)使用固定電容器的情況下，對于每個(gè)工作頻帶的固定電容器值將允許靜態(tài)調(diào)諧阻抗逆變器。在使用諸如數(shù)字電容器之類的可變電容器作為調(diào)諧器121的情況下，數(shù)字電容器允許動(dòng)態(tài)調(diào)諧阻抗反演。因?yàn)榄h(huán)行器122的第三端口終接有由固定值電容器或可變電容器構(gòu)成的調(diào)諧器121，圖I的多爾蒂放大器分別允許對反射波進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)相位調(diào)諧，以便在可調(diào)諧阻抗逆變器120輸入側(cè)實(shí)現(xiàn)反射波的相消組合，從而在感興趣頻帶處獲得適當(dāng)?shù)淖杩狗囱荨？梢栽诃h(huán)行器122的整個(gè)頻帶寬度上執(zhí)行這種阻抗反演操作。 在使用固定電容器值作為調(diào)諧器121的情況下，在功率放大器板中人工增加對應(yīng)于目標(biāo)工作頻帶的最佳電容器值。在使用可變電容器作為調(diào)諧器121的情況下，可以由控制器123動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)最佳電容器值。例如，控制器123被配置成通過調(diào)節(jié)電容器值來控制調(diào)諧器121中的可變電容器，以便允許對反射波進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)諧?？刂破?23包括處理器和存儲器，其中存儲器存儲映射到不同電容值的頻率。控制器123向可變電容器發(fā)送控制信號并設(shè)置適于感興趣的頻帶的中心頻率的最佳電容器值。通過四分之一波長變換器130組合來自可調(diào)諧阻抗逆變器120的輸出的信號和來自峰值放大器115的放大的第二信號，并將該組合供應(yīng)給負(fù)載阻抗135。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)。類似于圖I的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)，圖2的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)包括用于放大第一信號的主放大器110，用于放大第二信號的峰值放大器115，用于將組合節(jié)點(diǎn)阻抗(例如25 Ω)變換到50 Ω的負(fù)載阻抗135的四分之一波長變換器130。這些部件以上述類似方式工作。但是，圖2的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)使用混合式稱合器205作為功率分配器,用于將輸入信號分成第一信號和第二信號。在其他類型的混合式耦合器中，混合式耦合器205例如可以是寬帶3dB混合式I禹合器?；旌鲜絀禹合器205包括四個(gè)端口?；旌鲜絀禹合器205的輸入端口接收輸入信號，隔離端口耦合到負(fù)載202 (例如50 Ω )，第一輸出端口連接到主放大器110的輸入，第二輸出端口連接到峰值放大器115的輸入。類似于圖I的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)，主放大器110放大第一信號，峰值放大器放大第二信號。在這一實(shí)施例中，混合式耦合器221作為可調(diào)諧阻抗逆變器220工作以調(diào)制主放大器110的負(fù)載，在說明書中稍后將對此進(jìn)行論述。主放大器110的輸出通過第一偏位線電路215-1連接到可調(diào)諧阻抗逆變器220的輸入端口，峰值放大器115的輸出通過第二偏位線電路215-2連接到可調(diào)諧阻抗逆變器220的隔離端口。第一偏位線電路215-1和第二偏位線電路215-2允許圖2的多爾蒂放大器電路應(yīng)對更寬的帶寬和/或雙頻帶。對于多頻帶多爾蒂應(yīng)用，需要多個(gè)偏位線。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，平行于第二偏位線217-2的第一偏位線217-1提供了主放大器110和可調(diào)諧阻抗逆變器220之間的連接。例如，選擇第一偏位線217-1和第二偏位線217-2之一以提供主放大器110的輸出和可調(diào)諧阻抗逆變器220之間的連接。第一偏位線217-1具有針對第一頻帶調(diào)諧的長度，而第二偏位線217-2是針對第二頻帶調(diào)諧的。第一頻帶可以與第二頻帶不同。類似地，與第四偏位線217-4平行的第三偏位線217-3提供了峰值放大器115和可調(diào)諧阻抗逆變器220之間的連接。例如，選擇第三偏位線217-3和第四偏位線217-4之一以提供峰值放大器115的輸出和可調(diào)諧阻抗逆變器220之間的連接。第三偏位線217-3具有針對第一頻帶調(diào)諧的長度，而第四偏位線217-4是針對第二頻帶調(diào)諧的，或反之。在另一實(shí)施例中，針對頻率寬帶的一個(gè)部分(例如較高部分)調(diào)諧第一偏位線217-1，針對頻率寬帶的另一部分(例如較低部分)調(diào)諧第二偏位線217-2。針對頻率帶寬的一個(gè)部分調(diào)諧第三偏位線217-3，該部分與針對第一偏位線217-1或第二偏位線217-2調(diào) 諧的帶寬相同，針對頻率帶寬的另一部分調(diào)諧第四偏位線217-4，該另一部分與針對與第三偏位線217-3不同的另一偏位線調(diào)諧的帶寬相同。通過移動(dòng)輸出DC隔直流電容器人工地，或由選擇器電路自動(dòng)地執(zhí)行第一偏位線217-1和第二偏位線217-2之間以及第三偏位線217-3和第四偏位線217-4之間的切換。圖2示出了在偏位線217之間自動(dòng)切換的實(shí)施例，如下所述。圖3示出了在偏位線217之間人工切換的實(shí)施例，如說明書中稍后描述。如圖2所不，第一偏位線電路215-1包括第一選擇器216-1,以在第一偏位線217-1和第二偏位線217-2之間自動(dòng)選擇。例如，第一選擇器216-1根據(jù)輸入信號的頻率自動(dòng)選擇第一偏位線217-1或第二偏位線217-2以提供主放大器110和可調(diào)諧阻抗逆變器220之間的連接。類似地，第二偏位線電路215-2包括第二選擇器216-2，以在第三偏位線217_3和第四偏位線217-4之間切換。第二選擇器216-2根據(jù)輸入信號的頻率自動(dòng)選擇第三偏位線217-3或第四偏位線217-4以提供峰值放大器115和可調(diào)諧阻抗逆變器220之間的連接。第一和第二選擇器216可以包括具有低串聯(lián)導(dǎo)通電阻器(低插入損耗)的高功率開關(guān)PIN 二極管以及低反向電容器(二極管截止?fàn)顟B(tài)期間有較高隔離)，布置它們以允許在第一偏位線217-1和第二偏位線217-2之間切換或在第三偏位線217-3和第四偏位線217-4之間切換。圖3示出了根據(jù)本申請實(shí)施例的圖2的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)的變型。圖3的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)與圖2的放大器結(jié)構(gòu)相同，只是去除了第一和第二選擇器216，并示出了隔直流電容器219。例如，基于人工移動(dòng)所選擇的偏位線上的隔直流電容器219-1和219-2選擇第一偏位線217-1和第二偏位線217-2之一。而且，基于人工移動(dòng)所選擇的偏位線上的隔直流電容器219-3和219-4來選擇第三偏位線217-3和第四偏位線217-4之一。換言之，可以通過在所選擇的偏位線上定位輸出隔直流電容器219來人工進(jìn)行兩條偏位線之間的切換。參考圖2或圖3，可調(diào)諧阻抗逆變器220從第一偏位線電路215_1和/或第二偏位線電路215-2接收信號，并進(jìn)行阻抗反演以調(diào)制主放大器的負(fù)載阻抗，如下所述?？烧{(diào)諧阻抗逆變器220包括混合式耦合器221和至少兩個(gè)電容器222，至少兩個(gè)電容器222作為調(diào)諧器工作，以在至少一個(gè)寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演。兩個(gè)電容器可以是數(shù)字電容器、固定電容器或變?nèi)荻O管，如參考圖I所述。在替代實(shí)施例中，可調(diào)諧阻抗逆變器220可以包括將混合式耦合器221的輸出端口連接到與開放接線柱協(xié)作的具有相同值的旁路PIN 二極管。通過用相同的固定電容器值、相同的數(shù)字電容器、相同的變?nèi)荻O管或相同的與開放接線柱協(xié)作的旁路PIN 二極管來終結(jié)混合式耦合器221的兩個(gè)輸出，可以在整個(gè)頻帶上確?；旌鲜今詈掀?21具有90度相位。實(shí)際上，由電容器(開路)終結(jié)混合式耦合器221的兩個(gè)輸出端口反映了來自混合式耦合器221的輸入，朝向其第四隔離端口的所有入射波，第四隔離端口變?yōu)槠渲饕敵龆丝?。此外，利?5歐姆的負(fù)載(而不是50歐姆)終結(jié)這個(gè)隔離端口使得混合式耦合器221的輸入端口阻抗加倍，這使得所產(chǎn)生的電路像阻抗逆變器那樣精確地反應(yīng)。因此，在峰值放大器115關(guān)閉時(shí)，為主級的2xRL(100歐姆)終結(jié)提供了最小插入損耗(耦合器的2X IL)。電容器222的值將反射波的相位設(shè)置在期望頻帶，這使得所得到的阻抗變換器在
頻率上可調(diào)諧。所得到的可調(diào)諧阻抗逆變器220能夠在多個(gè)頻率上工作。可調(diào)諧阻抗逆變器220連接在第一偏位線電路215-1的輸出側(cè)和組合節(jié)點(diǎn)116之間，其中組合節(jié)點(diǎn)116位于第二偏位線電路215-2的輸出側(cè)和四分之一波長變換器130之間。類似于圖I的可調(diào)諧阻抗逆變器120，混合式耦合器221被配置來執(zhí)行阻抗反演以調(diào)制主放大器110的負(fù)載阻抗?；旌鲜今詈掀?21包括四個(gè)端口?；旌鲜今詈掀?21的輸入端口連接到第一偏位線電路215-1的輸出側(cè)，隔離端口連接到組合節(jié)點(diǎn)116，第一輸出端口連接到第一可變電容器222-1，第二輸出端口連接到第二電容器222-2。第一可變電容器222-1和第二電容器222-2作為調(diào)諧器工作，以在寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演。如上所述，由同一固定電容器值終結(jié)混合式耦合器221的第一和第二輸出端口。通過調(diào)節(jié)第一和第二電容器222的值，在寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演。此外，控制器223可以通過類似于圖I的控制器123的方式控制第一和第二可變電容器222的值的調(diào)節(jié)。例如，控制器223包括如上所述的頻率-電容值圖。控制器223基于該頻率-電容值圖和輸入信號的頻率控制第一可變電容器222-1和第二可變電容器222-2的電容值。第一和第二可變電容器的值通常彼此相同，但一起改變以控制阻抗反演。類似于圖1，通過四分之一波長變換器130組合可調(diào)諧阻抗逆變器220的輸出和來自峰值放大器115的放大的第二信號，將該組合供應(yīng)給負(fù)載阻抗135。圖4示出了根據(jù)本申請的實(shí)施例的圖2的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)的變型。圖4的多爾蒂放大器結(jié)構(gòu)與圖2和圖3相同，只是使用第一混合式耦合器315-1取代第一偏位線電路215-1，使用第二混合式耦合器315-2取代第二偏位線電路215-2。第一混合式稱合器315-1至少包括四個(gè)端口。第一混合式稱合器315-1的輸入端口連接到主放大器110的輸出，隔離端口連接到可調(diào)諧阻抗逆變器220的輸入端口，第一和第二輸出端口通過第三電容器222-3和第四電容器222-4終結(jié)。第二混合式耦合器315-2類似于第一混合式耦合器315-1。例如，第二混合式耦合器315-2至少包括四個(gè)端口。第二混合式耦合器315-2的隔離端口連接到峰值放大器115的輸出，輸入端口連接到節(jié)點(diǎn)116，第一和第二輸出端口通過第三可變電容器222-3和第四可變電容器222-4終結(jié)。在這一實(shí)施例中，因?yàn)榛旌鲜今詈掀?15-1和315-2的隔離端口是用50歐姆阻抗終結(jié)的，所以混合式耦合器315-1和315-2不執(zhí)行阻抗變換。相反，混合式耦合器315-1和315-2執(zhí)行相移操作。與混合式耦合器221相同的是，帶來的相移與加載兩個(gè)混合式耦合器315-1和315-2的2個(gè)輸出端口的電容器值相關(guān)。因此，混合式耦合器315-1和315-2作為可調(diào)諧偏位線那樣反應(yīng)，將允許把主放大器110的負(fù)載移入2 IVSWR圓上的最高效率區(qū)域中，同時(shí)調(diào)諧峰值放大器115的相位以分別提供良好的開路。而且，可以由控制器323控制第一和第二混合式耦合器315的電容器222，控制器323與圖2的控制器223以類似方式工作。除了以上述方式控制可調(diào)諧阻抗逆變器220的第一和第二電容器222的值之外,控制器323還控制第一和第二混合式稱合器315的電容 器222的電容值。因?yàn)閳D4的其余部件以類似于參考圖2和圖3所述的方式工作，所以為了簡潔省略了這些部件的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種放大結(jié)構(gòu)，包括 主放大器(110)，其被配置來放大第一信號； 峰值放大器(115)，其被配置來放大第二信號； 可調(diào)諧阻抗逆變器(120，220)，其被配置來執(zhí)行阻抗反演，以調(diào)制所述主放大器的負(fù)載阻抗，所述可調(diào)諧阻抗逆變器包括調(diào)諧器(121，222)，所述調(diào)諧器被配置來在至少一個(gè)寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演；以及 組合節(jié)點(diǎn)(116)，其被配置來接收來自所述峰值放大器的經(jīng)放大的第二信號和所述可調(diào)諧阻抗逆變器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大結(jié)構(gòu)，還包括 功率分配器(105)，其被配置來接收具有所述至少一個(gè)頻帶的輸入信號并將所述輸入信號分成所述第一信號和所述第二信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大結(jié)構(gòu)，其中所述可調(diào)諧阻抗逆變器還包括 環(huán)行器(122)，其連接到所述調(diào)諧器，所述環(huán)行器被配置來將放大的第一信號分成入射信號和反射信號，其中所述調(diào)諧器調(diào)節(jié)所述反射信號的相位，以在所述可調(diào)諧阻抗逆變器的輸入處進(jìn)行相消組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大結(jié)構(gòu)，還包括 控制器(123，223，323)，其被配置來通過調(diào)節(jié)所述調(diào)諧器的值來控制所述可調(diào)諧阻抗逆變器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大結(jié)構(gòu)，其中所述調(diào)諧器是(i)至少一個(gè)電容器，(i)至少一個(gè)變?nèi)荻O管，或(ii)至少一個(gè)由二極管旁路的開路接線柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大結(jié)構(gòu)，其中所述可調(diào)諧阻抗逆變器包括連接到所述調(diào)諧器的第一混合式稱合器(221)。
7.一種放大結(jié)構(gòu)，包括 主放大器(110)，其被配置來放大第一信號； 峰值放大器(115)，其被配置來放大第二信號；以及 可調(diào)諧阻抗逆變器(120，220)，其被配置來執(zhí)行阻抗反演，以調(diào)制所述主放大器的負(fù)載阻抗，所述可調(diào)諧阻抗逆變器包括環(huán)行器(121)和調(diào)諧器(122)，所述環(huán)行器被配置來將放大的第一信號分成入射信號和反射信號，所述調(diào)諧器(122)被配置來在所述阻抗逆變器的輸入處調(diào)節(jié)所述反射信號的相位；以及 組合節(jié)點(diǎn)(116)，其被配置來接收來自所述峰值放大器的經(jīng)放大的第二信號和所述可調(diào)諧阻抗逆變器的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放大結(jié)構(gòu)，其中所述調(diào)諧器是電容器、變?nèi)荻O管、或由二極管旁路的開路接線柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放大結(jié)構(gòu)，其中所述環(huán)行器包括 連接到所述主放大器的輸出端子的第一端口； 連接到所述組合節(jié)點(diǎn)的第二端口 ；以及 連接到所述調(diào)諧器的第三端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放大結(jié)構(gòu)，還包括 控制器(123)，其被配置來通過調(diào)節(jié)所述調(diào)諧器的值來控制所述可調(diào)諧阻抗逆變器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多頻帶多爾蒂放大器。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種放大結(jié)構(gòu)，包括主放大器(110)，其被配置來放大第一信號；峰值放大器(115)，其被配置來放大第二信號；可調(diào)諧阻抗逆變器(120)，其被配置來執(zhí)行阻抗反演以調(diào)制主放大器(110)的負(fù)載阻抗；以及組合節(jié)點(diǎn)(116)，其被配置來接收來自峰值放大器(115)的經(jīng)放大的第二信號和可調(diào)諧阻抗逆變器(120)的輸出。可調(diào)諧阻抗逆變器(120)包括調(diào)諧器(131)，其被配置來在至少一個(gè)寬頻帶上調(diào)諧阻抗反演。所述調(diào)諧器是(i)至少一個(gè)電容器，(i)至少一個(gè)變?nèi)荻O管，或(ii)至少一個(gè)由二極管旁路的開路接線柱。
文檔編號H03F3/24GK102893517SQ201180024592
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者I·阿西莫維克, N·奧塔萊布 申請人:阿爾卡特朗訊