CN103477555A

CN103477555A - 效率优化的多尔蒂放大器

Info

Publication number: CN103477555A
Application number: CN2012800186809A
Authority: CN
Inventors: 乌韦·达利斯达; 彼得·米尔巴赫尔
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: DE102011079613A1; CN103477555B; EP2727239A2; US9444420B2; US20140085000A1; WO2013001059A3; WO2013001059A2; BR112013027418A2; EP2727239B1; ES2613756T3

Abstract

放大器包括主放大器电路（41）、辅助放大器电路（42）和信号发生装置（40）。主放大器电路（41）和辅助放大器电路（42）的输出端根据多尔蒂原理连接。信号发生装置（40）用于直接生成主放大器信号作为主放大器电路（41）的输入信号并直接生成辅助放大器信号作为辅助放大器电路（42）的输入信号。

Description

效率优化的多尔蒂放大器

技术领域

本发明涉及一种放大器，尤其是多尔蒂放大器(Doherty amplifier)。

背景技术

多尔蒂放大器通常包括两个放大器支路，主放大器和辅助放大器。主放大器和辅助放大器的两个输出通过主放大器支路中的λ/4线结合。

因此，主放大器和辅助放大器上的负载阻抗被动态地变换，使效率提高。在这种情况下，要放大的输入信号通过信号分路器供给主放大器和辅助放大器。所分离的主放大器和辅助放大器输入信号的相移为90o，从而通过设置在输出的必需的λ/4线变换补偿主放大器支路中的相移。

欧洲专利EP1609239B1公开了这种多尔蒂放大器。所公开的多尔蒂放大器的缺点是，由于各个放大器的信号分离和容差，主放大器和辅助放大器之间不会出现优化信号的分离。这会导致效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现高效率的放大器。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求1的特征的放大器实现。有益的进一步改进形成引用权利要求1的从属权利要求的主题。

根据本发明的放大器包括主放大器电路、辅助放大器电路和信号发生装置。主放大器电路和辅助放大器电路的输出端根据多尔蒂原理连接。信号发生装置用于直接生成主放大器信号作为主放大器电路的输入信号，以及直接生成辅助放大器信号作为辅助放大器电路的输入信号。以这种方式获得具有非常高的效率的放大器。

附图说明

基于示出本发明的有益的示例性实施例的附图，通过举例描述本发明。附图中：

图1是示例性的多尔蒂放大器；

图2是第一示例性效率曲线；

图3是第二示例性效率曲线；

图4是根据本发明的放大器的第一示例性实施例；

图5是根据本发明的放大器的示例性实施例情形中的第一效率曲线；

图6是根据本发明的放大器的第二示例性实施例；以及

图7是根据本发明的放大器的示例性实施例情形中的第二效率曲线。

具体实施方式

首先参照图1至3解释本发明要解决的技术问题。根据本发明的放大器的各个示例性实施例的结构和功能随后参照图4至7给出。类似附图中的相同元件的介绍和说明在一些实例中没有重复。

图1示出示例性的多尔蒂放大器。信号分路器10连接到主放大器电路11和辅助放大器电路12。主放大器电路11进一步连接到λ/4线13。辅助放大器电路12和λ/4线13连接到另外的λ/4线14。

要放大的输入信号提供给信号分路器10。信号分路器10将它分离为主放大器信号和辅助放大器信号。主放大器信号和辅助放大器信号在此具有90o相位偏移。主放大器信号对应于要放大的信号。在这种情况下，辅助放大器信号对应于这些信号峰值。主放大器电路11放大主放大器信号，而辅助放大器电路12放大辅助放大器信号。

主放大器路径中的λ/4线13执行线变换。结果是，发生负载阻抗的动态变换，使得主放大器电路11在通常为6dB的阈值处达到饱和。随着功率的进一步增加，辅助放大器电路也对输出功率作贡献，使主放大器电路11的负载阻抗动态减少。以满功率驱动时，每个放大器提供50%的总功率。

根据图1的多尔蒂放大器可以获得图2示出的理论效率曲线21。主放大器电路在调节的阈值20处达到饱和。到达该点之前，辅助放大器电路不对输出功率作贡献。作为比较，这里还示出B类放大器的效率曲线26。

因为在输入进行信号分路、各个放大器的容差、放大器的不同偏置电流设置等等，无法实现主放大器电路和辅助放大器电路之间的优化信号分路。尽管主放大器电路还没有达到饱和，辅助放大器电路已经提供一部分功率。

因此，没有可靠地实现阈值区域中的峰值效率。这在图3中示出。效率曲线31对应于图2的效率曲线21。还示出了实际上可实现的效率曲线33。而且，作为比较还示出了传统的B类放大器的效率曲线36。然而，通过与这个B类放大器对比，实际的多尔蒂放大器的效率曲线33仍旧能够继续实现显著更高的平均效率。

图4示出根据本发明的放大器的第一示例性实施例。信号发生装置40连接到主放大器电路41和辅助放大器电路42。主放大器电路41进一步连接到λ/4线43。λ/4线43和辅助放大器电路42连接到另外的λ/4线44。信号发生装置40进一步连接到控制装置46。

与图1的信号分路器10执行的将要放大的模拟信号分路为主放大器信号和辅助放大器信号不同，在这种情况下，由信号发生装置40生成主放大器信号和辅助放大器信号。因此，该信号可以由要放大的数字信号生成。有利的是直接在这里执行信号生成。信号发生装置优选为调制装置或控制发射器。此处的主放大器信号和辅助放大器信号已经由信号发生装置40生成，并具有90o相位偏移。

控制装置46控制信号发生装置40。因此，它调节阈值，在该阈值处，信号发生装置40将要放大的信号分路为主放大器信号和辅助放大器信号。控制装置46由此根据该阈值调节不同的效率曲线。下面根据图5对其进行更详细的描述。

图5示出根据几个不同的阈值53、54、55得出的几个效率曲线50、51、52。通过调节这些阈值53、54、55，图4的控制装置46还同时调节相应的效率曲线50、51、52。作为比较还在此绘出了传统的B类放大器的效率曲线56。

通过省去模拟信号分路器，由此可以实现效率的显著改进。在理论上最大的可获得效率曲线附近设置可获得效率曲线50、51、52。此外，调节阈值还允许当前要放大的信号的优化。由此，对于与例如9-12dB，优选地10dB的平均信号值相比具有非常高的峰值的信号，可以调节效率曲线50。在信号具有比例如7-9dB，优选地8dB的平均信号值更高的峰值的情况下，可以调节效率曲线51。在与例如5-7dB，优选地6dB的平均信号值相比具有较低峰值的信号的情况下，可以调节效率曲线52。

图6示出根据本发明的放大器的第二示例性实施例。该示例性放大器大部分对应于图4的放大器。附图标记60-64以及66对应于图4的附图标记40-44以及46。因此，这里示出的放大器包括偏置电流发生装置65。偏置电流发生装置65连接到控制装置66、主放大器电路61和辅助放大器电路62。在这种情况下，偏置电流发生装置65生成主放大器电路61的偏置电流主偏置和辅助放大器电路62的偏置电流辅偏置。根据信号分路所需的阈值，在此实施偏置电流主偏置和辅偏置的生成。还由控制装置66实施生成偏置电流主偏置和辅偏置的判断。以这种方式使得效率曲线更接近理论上最大的可获得效率曲线。

图4和图6示出的放大器特别有利于数字调制（例如，QAM-OFDM、COFDM等）信号的放大。这些数字调制类型用于许多应用中。这里通过举例给出DVB-T,DVB-H,DVB-T2,MediaFlo,ISDB-T,ATSC,CMMB,CDMA,WCDMA,GSM等。这些调制类型提供不同波峰因数或各自不同的信号统计。这些信号的信号统计是已知的，或者可以在信号生成的情况下测量或计算出。由此可以计算主放大器信号和辅助放大器信号，使得具有最高峰值效率的点优化地调到信号统计，从而以这种方式实现放大器布置的最大整体效率。这在图7中示出。相应地，曲线71示出所使用的调制方法的统计的幅度分布。由图4或图6相应的控制装置46或66调节的效率曲线70使得要广播的发送符号的平均整体效率最大化。

可以通过连续监测要广播的信号的统计和要调节的效率曲线的匹配实现平均效率的稍微进一步的改进。

本发明不限于给出的示例性实施例。除了已经提到的调制方法，还能够想出其他的发送方法。上文描述的或图中示出的所有特征可以有利地在本发明的框架内按照需要彼此结合。

Claims

1.一种具有主放大器电路（41、61）和辅助放大器电路（42、62）的放大器，其中所述主放大器电路（41、61）和辅助放大器电路（42、62）的输出端根据多尔蒂原理连接，

其特征在于

所述放大器还包括信号发生装置（40、60），用于直接生成主放大器信号作为所述主放大器电路（41、61）的输入信号并直接生成辅助放大器信号作为所述辅助放大器电路（42、62）的输入信号。

2.根据权利要求1所述的放大器，

其特征在于

所述主放大器信号对应于要放大的信号，以及

所述辅助放大器信号对应于要放大的信号的信号峰值。

3.根据权利要求1或2所述的放大器，

其特征在于

相移所述主放大器信号和所述辅助放大器信号，尤其是相移90o。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的放大器，

其特征在于

所述信号发生装置（40、60）用于通过调制和/或要发送的数字数据生成所述主放大器信号和所述辅助放大器信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的放大器，

其特征在于

所述信号发生装置（40、60）是调制器或控制发射器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的放大器，

其特征在于

所述放大器还包括控制装置（46、66），以及

所述控制装置（46、66）用于控制所述信号发生装置（40、60）。

7.根据权利要求6所述的放大器，

其特征在于

所述控制装置（46、66）用于根据要放大的信号确定阈值（53、54、55），从而确定所述主放大器信号和所述辅助放大器信号。

8.根据权利要求7所述的放大器，

其特征在于

所述控制装置（46、66）用于基于与要放大的信号相关的预先统计信息以效率优化的方式调节所述阈值（53、54、55）。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的放大器，

其特征在于

所述放大器还包括偏置电流发生装置（65），所述偏置电流发生装置（65）用于生成所述主放大器电路（61）和辅助放大器电路（62）的偏置电流。

10.根据权利要求9所述的放大器，

其特征在于

所述控制装置（66）用于控制所述偏置电流发生装置（65）。

11.根据权利要求9或10所述的放大器，

其特征在于

所述控制装置（66）用于基于与要放大的信号相关的预先统计信息以效率优化的方式调节所述主放大器电路（61）和辅助放大器电路（62）的所述偏置电流。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的放大器，

其特征在于

所述控制装置（46、66）用于最大化对于要发送的发送符号的整体的平均效率。