CN101527545A - Doherty包络跟踪功率放大器及处理射频信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Doherty包络跟踪功率放大器及其处理射频信号的方法，其包括功分器、峰值放大器、载波放大器、耦合器、包络提取单元、第一线性放大单元；射频信号输入端通过耦合器分别与功分器的输入端和包络提取单元的输入端连接，功分器的输出端分别与峰值放大器的输入端和载波放大器的输入端连接，载波放大器的输出端与峰值放大器的输出端耦合连接，包络提取单元的输出端通过第一线性放大单元与载波放大器的栅极端连接。本发明载波放大器根据输入射频信号的包络变化，在保证输出信号增益基本不变的情况下，使其输出的信号的线性化实时达到最优，提高了载波放大器的输出信号线性化，进而提高了Doherty包络跟踪功率放大器的功效。

Description

Doherty包络跟踪功率放大器及处理射频信号的方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统中功率放大器设计领域，尤其涉及一种Doherty包络跟踪功率放大器及Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法。

背景技术

近年来，随着3G网络的大规模建设，为了降低CAPEX(CapitalExpenditure，设备投资)和OPEX(Operating Expense，运营成本)，功率放大器的效率越来越成为运营商关注的焦点。可以提高功率放大器效率的技术常见的有：Doherty技术、包络跟踪技术、包络消除再生技术、自适应偏置技术、峰值减少技术等。高效率功率放大器不仅能够为运营商节省电费，还能节省电源等配套设施的投资，而且由于生产工艺的简化，降低了整机散热的要求，增加设备稳定性，网络性能更好。

Doherty技术是目前提高功率放大器效率的一种常用技术，其电路原理框图如图1所示，该Doherty功率放大器包括功分器、第一波长延迟单元、载波放大器、峰值放大器、第二波长延迟单元。功分器输入端接输入的射频信号，其一个输出端与载波放大器的输入端连接，另一个输出端通过第一波长延迟单元与峰值放大器的输入端连接；载波放大器的输出端通过第二波长延迟单元和峰值放大器的输出端耦合连接后输出。功分器将输入的射频信号分为两路射频信号，一路射频信号经过载波放大器放大后输出，另一路射频信号经过第一波长延迟单元延迟1/4波长输出到峰值放大器，经过峰值放大器的放大后输出；载波放大器放大的射频信号经过第二延迟单元延迟1/4波长后，再和峰值放大器放大的射频信号耦合后输出到负载。

载波放大器和峰值放大器都能设计成以最佳的效率传送最大输出功率到负载。载波放大器是常规的AB或B类放大器，实际工作中可以通过设置栅压2值大小来控制其工作状态。峰值放大器只有在输入射频信号功率超过某一最小门限值时才放大信号，实际工作中常常通过设置栅栏1值大小使其工作在类似C类状态。

载波放大器的栅压2值是根据输入的射频信号的平均功率来设定一个固定值，以保证载波放大器输出的信号线性化最优，从而在提高Doherty功率放大器输出功效的同时，也使输出信号的线性化达到最优。但由于输入射频信号的包络是连续变化的，而载波放大器的栅压2值是固定的，则不能随着射频信号包络的变化来实时设置载波放大器的工作状态，不能在保持输出信号增益不变的情况下使载波放大器输出的信号线性化实时达到最优，导致载波放大器的效率比较低，也就限制了Doherty功率放大器功放效率的提高。

发明内容

本发明提供了一种Doherty包络跟踪功率放大器及其处理射频信号的方法，其载波放大器输出的信号线性化能实时达到最优，提高了Doherty包络跟踪放大器的输出功效。

本发明的技术方案为：一种Doherty包络跟踪功率放大器，包括功分器、峰值放大器、载波放大器；

还包括：耦合器、包络提取单元、第一线性放大单元；

射频信号输入端通过所述耦合器分别与所述功分器的输入端和所述包络提取单元的输入端连接，所述功分器的输出端分别与所述峰值放大器的输入端和所述载波放大器的输入端连接，所述载波放大器的输出端与所述峰值放大器的输出端耦合连接，所述包络提取单元的输出端通过第一线性放大单元与所述载波放大器的栅极端连接；

所述耦合器将射频信号分为第一射频信号和第二射频信号，第一射频信号输出到所述功分器，第二射频信号输出到所述包络提取单元；所述功分器将第一射频信号分为两路射频信号，其中一路射频信号经过所述峰值放大器的放大处理，另外一路射频信号经过所述载波放大器的放大处理后与所述峰值放大器放大处理后的信号耦合输出；

所述包络提取单元从第二射频信号提取包络信号输出到所述第一线性放大单元，所述第一线性放大单元将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值。

一种Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，包括步骤：

将输入的射频信号分为第一射频信号和第二射频信号；

将所述第一射频信号分为两路射频信号，其中一路经过峰值放大器的放大处理，另外一路经过载波放大器的放大处理后与所述峰值放大器放大输出的信号耦合输出；

从所述第二射频信号提取包络信号，根据所述载波放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值。

本发明的Doherty包络跟踪功率放大器及其处理射频信号的方法，通过包络提取单元从输入的射频信号提取包络信号，并经过第一线性放大单元的放大处理后转换为载波放大器工作的栅压值；载波放大器可以根据输入射频信号的包络变化，在保证输出信号增益基本不变的情况下，使其输出的信号的线性化实时达到最优，提高了载波放大器的输出信号线性化，进而提高了Doherty包络跟踪功率放大器的功效。

附图说明

图1是现有技术中Doherty功率放大器的结构原理框图；

图2是本发明Doherty包络跟踪功率放大器在一实施例中的结构原理框图；

图3是本发明Doherty包络跟踪功率放大器在一实施例中的结构原理框图；

图4是本发明Doherty包络跟踪功率放大器在一实施例中的结构原理框图；

图5是本发明Doherty包络跟踪功率放大器在一实施例中的结构原理框图；

图6是本发明Doherty包络跟踪功率放大器在一实施例中的结构原理框图；

图7是本发明Doherty包络跟踪功率放大器中第一线性放大单元的电路原理图；

图8是本发明Doherty包络跟踪功率放大器中第二线性放大单元的电路原理图；

图9是本发明Doherty包络跟踪功率放大器中第一包络滤波单元和第一线性放大单元的电路原理图；

图10是本发明Doherty包络跟踪功率放大器中第二包络滤波单元和第二线性放大单元的电路原理图；

图11是本发明Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法流程图。

具体实施方式

本发明的Doherty包络跟踪功率放大器及其处理射频信号的方法，通过包络提取单元从输入的射频信号提取包络信号，并经过第一线性放大单元的放大处理后转换为载波放大器工作的栅压值；载波放大器可以根据输入射频信号的包络变化，在保证输出信号增益基本不变的情况下，使其输出的信号的线性化实时达到最优，提高了载波放大器的输出信号线性化，进而提高了Doherty包络跟踪功率放大器的功效。

下面结合附图和具体实施例对本发明做一详细的阐述。

本发明Doherty包络跟踪功率放大器，如图2，包括功分器、峰值放大器、载波放大器、耦合器、包络提取单元和第一线性放大单元；

射频信号输入端通过所述耦合器分别与所述功分器的输入端和所述包络提取单元的输入端连接，所述功分器的输出端分别与所述峰值放大器的输入端和所述载波放大器的输入端连接，所述载波放大器的输出端与所述峰值放大器的输出端耦合连接，所述包络提取单元的输出端通过第一线性放大单元与所述载波放大器的栅极端连接；

所述耦合器将射频信号分为第一射频信号和第二射频信号，该第一射频信号和第二射频信号在一实施例中可以是功率不等的两路射频信号，其中第一射频信号输出到所述功分器，第二射频信号输出到所述包络提取单元；所述功分器将第一射频信号分为两路射频信号，其中一路射频信号经过所述峰值放大器的放大处理，另外一路射频信号经过所述载波放大器的放大处理后与所述峰值放大器放大输出的信号耦合输出；

所述包络提取单元从第二射频信号提取包络信号输出到所述第一线性放大单元，所述第一线性放大单元将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值。所述第一线性放大单元的放大倍数是根据载波放大器的栅压值参数来设置，保证在载波放大器保持增益不变的情况下，输出信号的线性化随着输入射频信号的包络变化达到实时最优。

该第一线性放大单元根据载波放大器的栅压值参数范围来调整放大倍数，以使所述载波放大器保持增益基本不变的情况下，输出信号的线性化根据输入射频信号的包络变化达到实时最优。这样可以提高载波放大器的输出信号线性化，进而提高了Doherty包络跟踪功率放大器的输出功效。

在一实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器还包括第二线性放大单元，如图3，连接在所述包络提取单元的输出端和所述峰值放大器的栅极端之间；所述第二线性放大单元，用于将所述包络提取单元输出的包络信号放大处理为所述峰值放大器工作的栅压值。该第二线性放大单元根据峰值放大器的栅压值参数范围来调整放大倍数，以使所述峰值放大器的输出功效根据输入射频信号包络的变化实时达到最高，这样可以提高峰值放大器的输出功效，进一步的提高了本发明Doherty包络跟踪功率放大器的输出功效。

在一实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器还包括第一包络滤波单元和第二包络滤波单元，如图4；所述第一包络滤波单元连接在所述包络提取单元的输出端和所述第一线性放大单元的输入端之间；所述第二包络滤波单元连接在所述包络提取单元的输出端和所述第二线性放大单元的输入端之间。所述第一包络滤波单元和第二包络滤波单元分别用于滤除所述包络提取单元输出的信号的高频干扰，可以输出较为纯净的包络信号到第一线性放大单元和第二线性放大单元。

在一实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器，还包括时延调整单元，如图5，连接在所述耦合器输出端和所述功分器输入端之间，用于将输入的第一射频信号延迟处理后输出到所述功分器的输入端，以保证输入的射频信号经过耦合器、功分器到载波放大器的时间和输入的射频信号经过耦合器、包络提取单元、和/或第一包络滤波单元、第一线性放大单元到载波放大器的栅极端的时间一致，也可以保证输入的射频信号经过耦合器、功分器到峰值放大器的时间和输入的射频信号经过耦合器、包络提取单元、和/或第二包络滤波单元、第二线性放大单元到峰值放大器的栅极端的时间一致。这样可以使载波放大器、峰值放大器的工作状态与输入射频信号的包络变化同步，载波放大器、峰值放大器可以实时工作在高效率状态下。

由于包络提取单元对输入射频信号的功率有要求范围，功率太大的射频信号会烧坏包络提取单元，为了保护包络提取单元，在一实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器，如图5，还包括功率衰减单元，连接在所述耦合器的输出端和所述包络提取单元的输入端之间，用于将所述耦合器耦合的射频信号进行功率衰减后输出到所述包络提取单元。

在一实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器，如图6，还包括第一延迟单元和第二延迟单元；所述第一延迟单元连接在所述功分器输出端和所述峰值放大器输入端之间；所述第二延迟单元一端与所述载波放大器输出端连接，另一端与所述峰值放大器的输出端耦合连接；

所述第一延迟单元用于将所述功分器输出的射频信号延迟处理后输出到所述峰值放大器的输入端；所述第二延迟单元用于将所述载波放大器放大处理后的信号延迟处理后输出。以保证载波放大器放大输出的信号和峰值放大器放大输出的信号耦合在一起时相位相等，进一步提高Doherty功率放大器输出的功率。

在一具体实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器中的所述第一线性放大单元，如图7，包括第一差分放大器U1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2；所述包络提取单元的输出端分别与所述第一差分放大器U1的正相输入端和所述第一电容C1的一端连接，所述第一电容C1的另一端通过第一电阻R1与所述第一差分放大器U1的负相输入端连接，所述第二电阻R2连接在所述第一差分放大器U1的负相输入端和所述第一差分放大器U1的输出端之间，第一供电端V1通过所述第一电阻R1与所述第一差分放大器U1的负相输入端连接，所述第一差分放大器U1的输出端与所述载波放大器的栅极端连接。通过调整第一供电端V1的电压值、及第一电阻R1和第二电阻R2的值即可调整第一线性放大单元放大的倍数。

为了保护第一差分放大器U1，及滤除包络提取单元输出的包络信号的直流干扰，所述第一线性放大单元还包括第三电容C3和第五电阻R5，所述第三电容C3的一端与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第五电阻R5与所述第一差分放大器U1的正相输入端连接。

在一具体实施例中，本发明Doherty包络跟踪功率放大器中的所述第二线性放大单元，如图8，包括第二差分放大器U2、第二电容C2、第三电阻R 3、第四电阻R4；所述包络提取单元的输出端还分别与所述第二差分放大器U2的正相输入端和所述第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端通过第三电阻R3与所述第二差分放大器U1的负相输入端连接，所述第四电阻R4连接在所述第二差分放大器U2的负相输入端和所述第二差分放大器U2的输出端之间，第二供电端V2通过所述第三电阻R3与所述第二差分放大器U2的负相输入端连接；所述第二差分放大器U2的输出端与所述峰值放大器的栅极端连接。通过调整第二供电端V2的电压值、及第三电阻R3和第四电阻R4的值即可调整第二线性放大单元放大的倍数。

为了保护第二差分放大器U2，及滤除包络提取单元输出的包络信号的直流干扰，所述第二线性放大单元还包括第四电容C4和第六电阻R6；所述第四电容C4的一端也与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第六电阻R6与所述第二差分放大器U2的正相输入端连接。

在一具体实施例中，如图9，本发明Doherty包络跟踪功率放大器中的所述第一包络滤波单元包括第三差分放大器U3、第五电容C5、第七电阻R7、第八电阻R8；所述包络提取单元的输出端分别与所述第三差分放大器U3的负相输入端和所述第五电容C5的一端连接，所述第五电容C5的另一端通过第七电阻R7与所述第三差分放大器U3的正相输入端连接，所述第八电阻R8连接在所述第三差分放大器U3的正相输入端和所述第三差分放大器U3的输出端之间，第三供电端V3通过所述第七电阻R7与所述第三差分放大器U3的正相输入端连接；所述第三差分放大器U3的输出端与所述第一差分放大器U1的正相输入端连接，或通过所述第三电容C3、第五电阻R5与所述第一差分放大器U1的正相输入端连接。通过调整第三供电端V3的电压值、及第七电阻R7、第五电容C5和第八电阻R8的值即可调整第一包络滤波单元的滤波带宽值。

为了保护第三差分放大器U3，及滤除包络提取单元输出的包络信号的直流干扰，所述第三包络滤波单元还包括第七电容C7和第十一电阻R11，所述第七电容C7的一端与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第十一电阻R11与所述第三差分放大器U3的负相输入端连接；

在一具体实施例中，如图10，本发明Doherty包络跟踪功率放大器中的所述第二包络滤波单元包括第四差分放大器U4、第六电容C6、第九电阻R9、第十电阻R10；所述包络提取单元的输出端还分别与所述第四差分放大器U4的正相输入端和所述第六电容C6的一端连接，所述第六电容C6的另一端通过所述第九电阻R9与所述第四差分放大器U4的负相输入端连接，所述第十电阻R10连接在所述第四差分放大器U4的负相输入端和所述第四差分放大器U4的输出端之间，第四供电端V4通过所述第九电阻R9与所述第四差分放大器U4的负相输入端连接；所述第四差分放大器U4的输出端与所述第二差分放大器U2的正相输入端连接，或通过所述第四电容C4、第六电阻R6与所述第二差分放大器U2的正相输入端连接。通过调整第四供电端V4的电压值、及第九电阻R9、第六电容C6和第十电阻R10的值即可调整第二包络滤波单元的滤波带宽值。

为了保护第四差分放大器U4，及滤除包络提取单元输出的包络信号的直流干扰，所述第四包络滤波单元还包括第八电容C8和第十二电阻R12，所述第八电容C8的一端与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第十二电阻R12与所述第四差分放大器U4的负相输入端连接。

本发明还揭示了一种Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，如图11，包括步骤：

S101、将输入的射频信号分为第一射频信号和第二射频信号。在具体实施时可以将输入的射频信号分为两路功率不等的第一射频信号和第二射频信号，第一射频信号的功率稍大于第二射频信号的功率。

S102、将所述第一射频信号分为两路射频信号，其中一路经过峰值放大器的放大处理，另外一路经过载波放大器的放大处理后与所述峰值放大器放大输出的信号耦合输出。在具体实施时，可以将第一射频信号分为两路功率相等、相位一致的射频信号。

S103、从所述第二射频信号提取包络信号，根据所述载波放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值。对包络信号的放大处理倍数是根据载波放大器的栅压值参数来设置，保证在载波放大器保持增益不变的情况下，输出信号的线性化随着输入射频信号的包络变化达到实时最优。这样可以提高载波放大器的输出信号线性化，进而提高了Doherty包络跟踪功率放大器的输出功效。

在一实施例中，从所述第二射频信号提取包络信号之后，还包括步骤：根据所述峰值放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述峰值放大器工作的栅压值。对该包络信号的放大处理倍数是根据峰值放大器的栅压值参数范围来调整，以使所述峰值放大器的输出功效根据输入射频信号包络的变化实时达到最高，这样可以提高峰值放大器的输出功效，进一步的提高了本发明Doherty包络跟踪功率放大器的输出功效。

在一实施例中，在从第二射频信号提取包络信号之后，根据所述载波放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值之前，还包括步骤：对所述包络信号进行包络滤波处理；

在从所述第二射频信号提取包络信号之后，根据所述峰值放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述峰值放大器工作的栅压值之前，还包括步骤：对所述包络信号进行包络滤波处理。这样在提取包络信号之后进行包络滤波处理，可以滤除所述包络信号的高频干扰，可以输出较为纯净的包络信号。

在一实施例中，在将所述第一射频信号分为两路射频信号之前，还包括步骤：对所述第一射频信号进行时延调整处理。以保证将所述第一射频信号分为两路射频信号分别输出到峰值放大器、载波放大器的时间和从第二射频信号提取包络信号进行放大处理为载波放大器、峰值放大器的栅压值的时间一致，这样可以保证载波放大器和峰值放大器的工作状态是随着射频信号的包络变化而实时变化，进一步的提高了本发明Doherty包络跟踪功率放大器的输出功效。

在从所述第二射频信号提取包络信号之前，还包括步骤：对所述第二射频信号进行功率衰减处理。这样可以防止大功率信号对包络提取过程的影响，以提高包络信号的准确度。

在一实施例中，在所述峰值放大器对其中一路射频信号进行放大处理之前，还包括步骤：对该路射频信号进行时延处理；

在所述载波放大器对另外一路射频信号进行放大处理之后，还包括步骤：对所述载波放大器放大处理后的信号进行时延处理后再与所述峰值放大器输出的信号耦合输出。以保证载波放大器放大输出的信号和峰值放大器放大输出的信号耦合在一起时相位相等，进一步提高Doherty功率放大器输出的功率。

结合上述工作原理，本发明Doherty包络跟踪功率放大器的具体实施及工作步骤如下：

步骤1：输入的射频信号经过天线接收后，进入具有包络跟踪特征的Doherty功率放大器的输入端，这些信号可以是WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WiMax、GSM等现有制式不同频段的射频信号；

步骤2：步骤1中的射频信号，经过耦合器后，可以变为两路功率不等的射频信号，功率较大的一路信号进入下一级时延调整单元，功率较少的一路信号由耦合器进入下一级功率衰减单元。具体实现时，耦合器可以采用常见的3dB功分器实现，或者采用微带线耦合的方式实现；

步骤3：步骤2中进入时延调整单元的射频信号，经过时延调整处理后，变为时间相对滞后的信号。具体实现时，时延调整单元可以采用专用的时延器件或者延迟线设计，如Anaren公司的延迟线系列；

步骤4：步骤3中经过时间延迟后的射频信号，经过功分器，分为两路功率相等、相位一致的射频信号。具体实现时，功分器采用微带线设计；

步骤5：步骤4中两路功率相等的射频信号中的一路信号，经过第一延迟单元的延迟处理后，变为延迟后的射频信号。具体实现时，第一延迟单元用微带线设计；

步骤6：步骤5中延迟后的射频信号进入峰值放大器进行放大，变为功率放大后的射频信号。具体实现时，该峰值放大器可以采用LDMOS、GaN等功放管器件；

步骤7：步骤4中两路功率相等的射频信号中的另一路信号，直接进入载波放大器进行放大，变为功率放大后的射频信号。具体实现时，该载波放大器可以采用LDMOS、GaN等功放管器件；

步骤8：步骤7中经过载波放大器放大后的射频信号，经过第二延迟单元的延迟处理后，和步骤6中经过峰值放大器放大后的射频信号，在射频输出端耦合一起后输出。具体实现时，第二延迟单元采用微带线设计；

步骤9：步骤2中进入功率衰减单元的射频信号，经过功率衰减处理后，变为功率值大小合适的信号，方便后级信号包络的提取，功率值大小由后级信号包络提取单元的参数要求而定。具体实现时，功率衰减单元采用电阻衰减网络设计；

步骤10：步骤9中经过功率衰减处理的射频信号，进入包络提取单元，提取出反映步骤1中射频输入信号包络特征的低频信号。具体实现时，包络提取部分可以采用HSMS285X系列检波管实现，或者采用其他公司的包络检波器件实现；

步骤11：从步骤10得到的低频包络信号，分为两路，一路进入第二包络滤波单元、第二线性放大单元进行相关处理，一路进入第二包络滤波单元、第二线性放大单元进行相关处理；

步骤12：步骤11中的进入第一包络滤波单元和第一线性放大单元的低频包络信号，根据后级载波放大器实际工作需求，调整出优化的直流偏置值和滤波处理带宽后，作为载波放大器的栅压值，使其在保持输出信号增益不变的情况下，信号线性化达到最优；

具体实现时，第一包络滤波单元和第一线性放大单元选用高速、大时带宽积差分运放设计，如ADI公司的AD829或者TI公司的OPA357A。第一包络滤波单元中的滤波带宽，是由步骤1中射频信号制式决定。第一线性放大单元的放大倍数，是由后级载波放大器栅压值所需的峰峰值大小而任意调整。

步骤13：步骤11中的进入第二包络滤波单元和第二线性放大单元的低频包络信号，根据后级峰值放大器实际工作需求，调整出优化的直流偏置值和滤波处理带宽后，作为峰值放大器的栅压值，使其随着射频信号的包络变化而实时工作在高效率状态。

具体实现时，第二包络滤波单元和第二线性放大单元选用高速、大时带宽积差分运放设计，如ADI公司的AD829或者TI公司的OPA357A。第二包络滤波单元的滤波带宽，是由步骤1中射频信号制式决定。第二线性放大单元的放大倍数，是由后级峰值放大器栅压值所需的峰峰值大小而任意调整。

步骤14：由于步骤12和步骤13中的载波放大器工作的栅压值和峰值放大器工作的栅压值都与射频输入信号的包络有关，在本发明Doherty功率放大器实际工作时，射频输入信号的包络实时改变，导致峰值放大器栅压值和载波放大器栅压值也实时改变，从而使本发明中的Doherty功率放大器具有包络跟踪特征，同时也更进一步提高了Doherty功率放大器的效率和线性指标。

具体实施中还需要保证的几个关键点：

1.需要预先设定步骤12中射频输入信号包络和载波放大器栅压值之间的关系，包括特殊要求的功率点处栅压值的峰峰值以及直流偏置值等。该关系的确定原则是在每一个特定的输入信号包络值处，使载波放大器能够在保持增益基本不变的情况下，输出信号线性化达到最优；

2.需要预先设定步骤13中射频输入信号包络和峰值放大器栅压值之间的关系，包括特殊要求的功率点处栅压值的峰峰值以及直流偏置值等。该关系的确定原则是在每一个特定的输入信号包络值处，使峰值放大器能够在保持增益基本不变的情况下，效率达到最高；

3.步骤4中功分器后的两路信号，需要根据实际情况，调整第一延迟单元和第二延迟单元，使这两路信号在射频输出端耦合在一起时，相位相等；

4.需要调试步骤3中的时延调整单元，使步骤1中的射频信号经过耦合器、时延调整单元、功分器、第一延迟单元到达峰值放大器的时间和经过耦合器、功率衰减单元、包络提取单元、第二包络滤波单元和第二线性放大单元到达峰值放大器的栅极端的时间基本一致，并且也要保证步骤1中的射频信号经过耦合器、时延调整单元、功分器到达载波放大器的时间和经过耦合器、功率衰减单元、包络提取单元、第一包络滤波单元和第一线性放大单元到达载波放大器的栅极端的时间基本一致。

本发明提供了一种全新的具有包络跟踪特征的Doherty功率放大器，克服了现有Doherty功率放大器中载波放大器栅压值固定、线性不能够达到实时最优的缺点及峰值放大器栅压值固定、效率不能达到实时最高的缺点，大幅度提高了Doherty功率放大器的线性和效率，不但满足现有通信网络中高线性的要求，同时更高的效率对未来通信设备小型化、便携化的发展趋势、以及环保、节能等方面具有重要意义。因此本发明所提出的一种全新的具有包络跟踪特征的Doherty功率放大器在通信设备中，会有非常广阔的应用前景。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (15)

1、一种Doherty包络跟踪功率放大器，包括功分器、峰值放大器、载波放大器；其特征在于，还包括：耦合器、包络提取单元、第一线性放大单元；

射频信号输入端通过所述耦合器分别与所述功分器的输入端和所述包络提取单元的输入端连接，所述功分器的输出端分别与所述峰值放大器的输入端和所述载波放大器的输入端连接，所述载波放大器的输出端与所述峰值放大器的输出端耦合连接，所述包络提取单元的输出端通过第一线性放大单元与所述载波放大器的栅极端连接；

所述耦合器将射频信号分为第一射频信号和第二射频信号，第一射频信号输出到所述功分器，第二射频信号输出到所述包络提取单元；所述功分器将第一射频信号分为两路射频信号，其中一路射频信号经过所述峰值放大器的放大处理，另外一路射频信号经过所述载波放大器的放大处理后与所述峰值放大器放大处理后的信号耦合输出；

所述包络提取单元从第二射频信号提取包络信号输出到所述第一线性放大单元，所述第一线性放大单元将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值。

2、根据权利要求1所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：还包括第二线性放大单元，连接在所述包络提取单元的输出端和所述峰值放大器的栅极端之间；

所述第二线性放大单元，用于将所述包络提取单元输出的包络信号放大处理为所述峰值放大器工作的栅压值。

3、根据权利要求2所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：还包括第一包络滤波单元和第二包络滤波单元；

所述第一包络滤波单元连接在所述包络提取单元的输出端和所述第一线性放大单元的输入端之间；所述第二包络滤波单元连接在所述包络提取单元的输出端和所述第二线性放大单元的输入端之间。

4、根据权利要求3所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：还包括时延调整单元和功率衰减单元；

所述时延调整单元连接在所述耦合器输出端和所述功分器输入端之间，所述功率衰减单元连接在所述耦合器输出端和所述包络提取单元的输入端之间；

所述时延调整单元用于第一射频信号延迟处理后输出到所述功分器的输入端；所述功率衰减单元将所述第二射频信号进行功率衰减后输出到所述包络提取单元。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：还包括第一延迟单元和第二延迟单元；

所述第一延迟单元连接在所述功分器输出端和所述峰值放大器输入端之间；所述第二延迟单元一端与所述载波放大器输出端连接，另一端与所述峰值放大器的输出端耦合连接；

所述第一延迟单元用于将所述功分器输出的射频信号延迟处理后输出到所述峰值放大器的输入端；所述第二延迟单元用于将所述载波放大器放大处理后的信号延迟处理后输出。

6、根据权利要求1所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：所述第一线性放大单元包括第一差分放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻；

所述包络提取单元的输出端分别与所述第一差分放大器的正相输入端和所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端通过第一电阻与所述第一差分放大器的负相输入端连接，所述第二电阻连接在所述第一差分放大器的负相输入端和所述第一差分放大器的输出端之间，第一供电端通过所述第一电阻与所述第一差分放大器的负相输入端连接，所述第一差分放大器的输出端与所述载波放大器的栅极端连接。

7、根据权利要求2所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：所述第一线性放大单元包括第一差分放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻；所述第二线性放大单元包括第二差分放大器、第二电容、第三电阻、第四电阻；

所述包络提取单元的输出端分别与所述第一差分放大器的正相输入端和所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端通过第一电阻与所述第一差分放大器的负相输入端连接，所述第二电阻连接在所述第一差分放大器的负相输入端和所述第一差分放大器的输出端之间，第一供电端通过所述第一电阻与所述第一差分放大器的负相输入端连接；所述第一差分放大器的输出端与所述载波放大器的栅极端连接；

所述包络提取单元的输出端还分别与所述第二差分放大器的正相输入端和所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端通过第三电阻与所述第二差分放大器的负相输入端连接，所述第四电阻连接在所述第二差分放大器的负相输入端和所述第二差分放大器的输出端之间，第二供电端通过所述第三电阻与所述第二差分放大器的负相输入端连接；所述第二差分放大器的输出端与所述峰值放大器的栅极端连接。

8、根据权利要求7所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：还包括第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻；

所述第三电容的一端与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第五电阻与所述第一差分放大器的正相输入端连接；

所述第四电容的一端也与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第六电阻与所述第二差分放大器的正相输入端连接。

9、根据权利要求3所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：所述第一线性放大单元包括第一差分放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻；所述第二线性放大单元包括第二差分放大器、第二电容、第三电阻、第四电阻；所述第一包络滤波单元包括第三差分放大器、第五电容、第七电阻、第八电阻；所述第二包络滤波单元包括第四差分放大器、第六电容、第九电阻、第十电阻；

所述包络提取单元的输出端分别与所述第三差分放大器的负相输入端和所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端通过第七电阻与所述第三差分放大器的正相输入端连接，所述第八电阻连接在所述第三差分放大器的正相输入端和所述第三差分放大器的输出端之间，第三供电端通过所述第七电阻与所述第三差分放大器的正相输入端连接；

所述包络提取单元的输出端还分别与所述第四差分放大器的正相输入端和所述第六电容的一端连接，所述第六电容的另一端通过所述第九电阻与所述第四差分放大器的负相输入端连接，所述第十电阻连接在所述第四差分放大器的负相输入端和所述第四差分放大器的输出端之间，第四供电端通过所述第九电阻与所述第四差分放大器的负相输入端连接；

所述第三差分放大器的输出端分别与所述第一差分放大器的正相输入端和所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端通过第一电阻与所述第一差分放大器的负相输入端连接，所述第二电阻连接在所述第一差分放大器的负相输入端和所述第一差分放大器的输出端之间，第一供电端通过所述第一电阻与所述负相输入端连接；所述第一差分放大器的输出端与所述载波放大器的栅极端连接；

所述第四差分放大器的输出端分别与所述第二差分放大器的正相输入端和所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端通过第三电阻与所述第二差分放大器的负相输入端连接，所述第四电阻连接在所述第二差分放大器的负相输入端和所述第二差分放大器的输出端之间，第二供电端通过所述第三电阻与所述负相输入端连接；所述第二差分放大器的输出端与所述峰值放大器的栅极端连接。

10、根据权利要求9所述的Doherty包络跟踪功率放大器，其特征在于：还包括第三电容、第四电容、第七电容、第八电容、第五电阻、第六电阻、第十一电阻和第十二电阻；

所述第七电容的一端与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第十一电阻与所述第三差分放大器的负相输入端连接；

所述第八电容的一端也与所述包络提取单元的输出端连接，另一端通过所述第十二电阻与所述第四差分放大器的正相输入端连接。

所述第三电容的一端与所述第三差分放大器的输出端连接，另一端通过所述第五电阻与所述第一差分放大器的正相输入端连接；

所述第四电容的一端与所述第四差分放大器的输出端连接，另一端通过所述第六电阻与所述第二差分放大器的正相输入端连接。

11、一种Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，其特征在于，包括步骤：

将输入的射频信号分为第一射频信号和第二射频信号；

将所述第一射频信号分为两路射频信号，其中一路经过峰值放大器的放大处理，另外一路经过载波放大器的放大处理后与所述峰值放大器放大输出的信号耦合输出；

从所述第二射频信号提取包络信号，根据所述载波放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值。

12、根据权利要求11所述的Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，其特征在于：从所述第二射频信号提取包络信号之后，还包括步骤：根据所述峰值放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述峰值放大器工作的栅压值。

13、根据权利要求12所述的Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，其特征在于：在从所述第二射频信号提取包络信号之后，根据所述载波放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述载波放大器工作的栅压值之前，还包括步骤：对所述包络信号进行包络滤波处理；

在从所述第二射频信号提取包络信号之后，根据所述峰值放大器的栅压值参数将所述包络信号放大处理为所述峰值放大器工作的栅压值之前，还包括步骤：对所述包络信号进行包络滤波处理。

14、根据权利要求13所述的Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，其特征在于：在将所述第一射频信号分为两路射频信号之前，还包括步骤：对所述第一射频信号进行时延调整处理；

在从所述第二射频信号提取包络信号之前，还包括步骤：对所述第二射频信号进行功率衰减处理。

15、根据权利要求13或14所述的Doherty包络跟踪功率放大器处理射频信号的方法，其特征在于：在所述峰值放大器对其中一路射频信号进行放大处理之前，还包括步骤：对该路射频信号进行时延处理；

在所述载波放大器对另外一路射频信号进行放大处理之后，还包括步骤：对所述载波放大器放大处理后的信号进行时延处理后再与所述峰值放大器输出的信号耦合输出。

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