CN101783652A - 一种易于实现的多级Doherty功放 - Google Patents

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Abstract

一种易于实现的多级Doherty功放，可以应用于Multi-carrier GSM，WCDMA，CDMA2000，LTE等各种通讯系统的基站功放中以显著提高功放效率，从而节能环保，减小散热压力，简化散热和电源设计。该方法设计的Doherty功放有一个主功放和两个或两个以上的峰值功放构成，通过对输出的合路微带的设计，保证峰值功放随放大信号的功率增加逐级工作并对电路产生影响，并对该级之前的已工作的峰值功放和主功放都起到Load-Pull的作用提高它们在小功率下的效率。

Description

一种易于实现的多级Doherty功放
技术领域
无线通信。可以应用于Multi-carrier GSM，WCDMA，CDMA2000，LTE等各种通讯系统的基站功放中。
背景技术
使用Doherty技术可以显著改善功放的效率，在目前的无线通信基站中已广泛应用。他主要由一个均值功放和一个峰值功放构成，在小信号时仅均值功放工作，大信号下才由两管共同放大信号合路输出，同时峰值功放对均值功放的Load-Pull可进一步提高效率，这样实现了比一般合路功放更高的效率(附图1)。随着现在通信中一些大峰均比的信号的采用，加上节能环保的要求，要求功放在大动态范围内对大峰均比的信号均能保持较高的效率。设计更高效率的功放就成了众多工程师的目标，其中一个很自然的想法就是把目前常用的两级Doherty推广到多级呢，即用一个均值功放和n个峰值功放，在小信号时仅均值功放工作，当信号增大时，峰值功放1开始工作，随着信号继续增大，峰值功放2，直到峰值功放n依次开始工作。这样可以进一步提高功放在大动态范围信号下的效率。其实相关的理论研究早已展开，也有很多相关的专利技术被提出来，但实际广泛商业应用的电路还未见。
发明内容
本专利提出了一种易于实现的多级Doherty功放设计技术，比起目前文献能见到的方法更易于调试，更稳定可靠，更适合于目前常用的LDMOS功放管器件。
附图说明
图1.目前普遍使用的两级Doherty功放电路
图2.本专利提出的3级Doherty功放电路
图3.本专利提出的多级Doberty功放电路
图4.3级Doherty功放与其他功放技术的效率比较
具体实施方式
多级Doherty功放的示例，如附图3。微带的特征阻抗可以相应调整以避免过粗的低阻抗微带线。当第k级峰值功放没有工作时，峰值功放k从输出Q点看进去为高阻，经过λ/4微带线的变换，图中P点对地呈低阻，从而第k级之后的峰值功放的输出阻抗对整个功放不产生的影响，在调整时就可以从均值功放，峰值功放1，峰值功放2，……直到峰值功放n逐级调整。
图2是该专利用于3级Doherty功放设计的情形。输入可以是任意三路功分器，然后通过不同长度的微带调整到合适的相位，设计关键在于输出的Doherty合路网络。在小信号下时，峰值功放都不工作，D点对地阻抗开路，B点向D端看去是高阻。B点向A端看去的阻抗为16.7Ω，均值功放的输出负载电阻为50*50/16.7＝150Ω。在中等功率情况下，峰值功放1从截止开始工作。均值功放的输出负载电阻由150Ω逐步降低到50Ω，峰值功放1的输出负载电阻由∞逐步降低到100Ω。在大功率情况下，峰值功放2开始工作。均值功放的输出负载电阻维持50Ω，峰值功放1的输出负载电阻由100Ω逐步降低到50Ω，峰值功放2的输出负载电阻由∞逐步降低到50Ω。这是均值功放和峰值功放选择同样的器件的情形，如果选择不同功率的器件，可以做到更平坦和更高的效率，图4大体画出了三级功放的效率曲线。

Claims (3)

1.多级Doherty功放由一个均值功放(也叫主功放，carrier amplifier，main amplifier)和两个或两个以上峰值功放(也叫辅功放，peak amplifier)组成，峰值功放依次编号为1、2、...、(n-1)，n为级数。以三级Doherty功放为例，n＝3，峰值功放有两个：峰值功放1、峰值功放2。均值功放和峰值功放的输入通过分路器将输入信号分配到每个功放，输出通过合路器将每个功放的输出合路输出。当放大信号由小变大时，均值功放始终工作，峰值功放从峰值功放1开始依次工作，直到大信号下所有功放都工作。而输出合路器不仅要求低耗，还要对各级功放提供能够随放大信号的幅度而变的负载阻抗。
2.本专利提供的输出Doherty输出合路电路，依次级联均值功放、峰值功放1、峰值功放2、...、峰值功放(n-1)。除了峰值功放(n-1)，相连两级间级联的微带长度近似为放大信号的1/4波长。
3.均值功放和峰值功放的输出到级联点间通过一段微带连接，以使当该级峰值功放k(k＜n-1)未开始工作时，其从级联点看进去对地为短路(或近似短路的低阻抗)，由此把级联在其后的峰值功放的输出阻抗对电路的影响减至最低。
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