CN103701415B - 前馈功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种前馈功率放大器，包括：第一耦合器、第一射频放大器、第一负延时单元、第二耦合器、第三耦合器、第二负延时单元、第二射频放大器、第四耦合器；第一耦合器的耦合端和第一射频放大器之间设置有串联的第一移相器、第一放大器；第一负延时单元包括并联的第一MOS管、第二MOS管和均由电阻、电感、电容串联组成的第一支路、第二支路；第一MOS管、第二MOS管各自栅极分别连接到第一单转双模块的2个输出端，第一支路、第二支路各自的靠电阻侧的一端作为第一负延时单元的输出端。本发明前馈功率放大器降低了整个前馈功率放大器损耗，从而大大提高了工作效率，也缩短或者消除延时时间且省略了延时线，进一步缩小了前馈功率放大器的面积。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率放大器，尤其涉及一种前馈功率放大器。
背景技术
随着移动通信事业的迅猛发展，通信频带变得越来越拥挤。为了满足信道容量和频谱效率（频带利用率）的要求，一方面，信号的传送方式从传统的单信道单载波变成了多信道多载波，另一方面，信号的调制方式也变得更加复杂，人们纷纷采用QAM（正交幅度调制）、QPSK（正交相移键控）等线性调制技术来提高频谱利用率。所有的这些措施都对射频功率放大器提出了更高的要求。在现在通信系统中，射频功率放大器不仅要有高的线性度，还要尽可能的提高电源利用效率。所以高效线性功率放大器的设计就成了通信系统中的关键。
现有前馈功率放大器由两个环路构成，第一个环路用于载波信号的抵消，交调信号的提取，因而称为载波抵消环，第二环路用于交调信号的的抵消，称为交调抵消环。在这两个环路中分别有延时线τ1和τ2，延时线的目的是让需抵消的两路增益相等，相位相反，在得到最大程度的抵消的同时，也获得非常好的线性度。但是现有使用同轴电缆或微带线作延时线（延时线τ2的延时大约在6nS左右），存在一定的功率损耗（大约在-1dB左右），从而降低了整个前馈功率放大器的效率，而延时线的存在也增大了前馈功率放大器的面积。
发明内容
本发明提供一种前馈功率放大器，此前馈功率放大器降低了整个前馈功率放大器损耗，从而大大提高了工作效率，也缩短或者消除延时时间且省略了延时线，进一步缩小了前馈功率放大器的面积。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种前馈功率放大器，包括：第一耦合器、第一射频放大器、第一负延时单元、第二耦合器、第三耦合器、第二负延时单元、第二射频放大器、第四耦合器，所述第一耦合器的输入端接收来自载波源的载波信号，第一耦合器的直通端连接到第三耦合器的输入端，第一耦合器的耦合端连接到第一射频放大器的输入端，第一射频放大器的输出端连接到第二耦合器的输入端，第二耦合器的耦合端与第三耦合器的耦合端连接，第二耦合器的直通端连接到第四耦合器的输入端，第三耦合器的直通端连接到第二射频放大器的输入端，第二射频放大器的输出端和第二耦合器的直通端分别连接到所述第四耦合器的耦合端和输入端，所述第四耦合器的直通端用于连接天线；
所述第一耦合器的耦合端和第一射频放大器之间设置有串联的第一移相器、第一放大器；所述第三耦合器的直通端和第二射频放大器之间设置有串联的第二移相器、第二放大器；
所述第一耦合器的耦合端和第一移相器之间依次设置有第一单转双模块、第一负延时单元，所述第一负延时单元的输出端和第一移相器之间设置有第一双转单模块；所述第三耦合器的直通端和第二移相器之间依次设置有第二单转双模块、第二负延时单元，所述第二负延时单元的输出端和第二移相器之间设置有第二双转单模块；
所述第一负延时单元包括并联的第一MOS管、第二MOS管和均由电阻、电感、电容串联组成的第一支路、第二支路；第一MOS管、第二MOS管各自栅极分别连接到第一单转双模块的2个输出端，第一支路、第二支路各自的靠电阻侧的一端作为第一负延时单元的输出端，第一支路、第二支路另一端接地；
所述第二负延时单元包括并联的第三MOS管、第四MOS管和均由电阻、电感、电容串联组成的第三支路、第四支路；第三MOS管、第四MOS管各自栅极分别连接到第二单转双模块的2个输出端，第三支路、第四支路各自的靠电阻侧的一端作为第二负延时单元的输出端，第三支路、第四支路另一端接地。
上述技术方案中进一步的改进技术方案如下：
上述方案中，所述第一负延时单元中第一MOS管、第二MOS管各自的源极均接地，所述第二负延时单元中第三MOS管、第四MOS管各自的源极均接地。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明前馈功率放大器，其包括第一耦合器、第一射频放大器、第一负延时单元、第二耦合器、第三耦合器、第二负延时单元、第二射频放大器和第四耦合器，第一耦合器的耦合端和第一移相器之间依次设置有第一单转双模块、第一反相器和第一负延时单元，此第一反相器位于第一单转双模块的一个输出端和第一负延时单元之间，所述第一负延时单元的输出端和第一移相器之间设置有第一双转单模块；所述第三耦合器的直通端和第二移相器之间依次设置有第二单转双模块、第二反相器和第二负延时单元，此第二反相器位于第二单转双模块的一个输出端和第二负延时单元之间，所述第二负延时单元的输出端和第二移相器之间设置有第二双转单模块；所述延时单元包括并联的2个MOS管和均由电阻、电感、电容串联组成的2个支路；第一MOS管、第二MOS管各自栅极分别连接到第一单转双模块的另一个输出端和第一反相器的输出端，第一支路、第二支路各自的靠电阻侧的一端作为第一负延时单元的输出端；第三MOS管、第四MOS管各自栅极分别连接到第二单转双模块的另一个输出端和第二反相器的输出端，第三支路、第四支路各自的靠电阻侧的一端作为第二负延时单元的输出端，从而降低了整个前馈功率放大器损耗，从而大大提高了工作效率，也缩短或者消除延时时间且省略了延时线，进一步缩小了前馈功率放大器的面积。
附图说明
附图1为本发明前馈功率放大器结构示意图；
附图2为本发明前馈功率放大器中延时单元结构示意图。
以上附图中：1、第一耦合器；2、第一射频放大器；3、第一负延时单元；4、第二耦合器；5、第三耦合器；6、第二负延时单元；7、第二射频放大器；8、第四耦合器；9、第一移相器；10、第一放大器；11、第二移相器；12、第二放大器；13、第一单转双模块；15、第一双转单模块；16、第二单转双模块；18、第二双转单模块。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种前馈功率放大器，包括：第一耦合器1、第一射频放大器2、第一负延时单元3、第二耦合器4、第三耦合器5、第二负延时单元6、第二射频放大器7和第四耦合器8，所述第一耦合器1的输入端接收来自载波源的载波信号，第一耦合器1的直通端连接到第三耦合器5的输入端，第一耦合器1的耦合端连接到第一射频放大器2的输入端，第一射频放大器的2输出端连接到第二耦合器4的输入端，第二耦合器4的耦合端与第三耦合器5的耦合端连接，第二耦合器4的直通端连接到第四耦合器8的输入端，第三耦合器5的直通端连接到第二射频放大器7的输入端，第二射频放大器7的输出端和第二耦合器4的直通端分别连接到所述第四耦合器8的耦合端和输入端，所述第四耦合器8的直通端用于连接天线；
所述第一耦合器1的耦合端和第一射频放大器2之间设置有串联的第一移相器9、第一放大器10，第一移相器9用于根据第三耦合器5的输出端载波信号相位信息，微调来自第一耦合器1的耦合支路相位，从而实现在第三耦合器5的输出端载波信号相位相反，第一放大器10用于根据第三耦合器5的输出端载波信号振幅信息，微调来自第一耦合器1的耦合支路振幅，从而实现在第三耦合器5的输出端载波信号振幅相等；所述第三耦合器5的直通端和第二射频放大器7之间设置有串联的第二移相器11、第二放大器12，第二移相器11用于根据第四耦合器8的输出端交调信号相位信息，微调来自第三耦合器5的直通支路相位，从而实现在第四耦合器8的输出端交调信号相位相反，第二放大器12用于根据第四耦合器8的输出端交调信号振幅信息，微调来自第三耦合器5的直通支路振幅，从而实现在第四耦合器8的输出端载波信号振幅相等。
所述第一耦合器1的耦合端和第一移相器9之间依次设置有第一单转双模块13、第一负延时单元3，所述第一负延时单元3的输出端和第一移相器9之间设置有第一双转单模块15；所述第三耦合器5的直通端和第二移相器11之间依次设置有第二单转双模块16、第二负延时单元6，所述第二负延时单元6的输出端和第二移相器11之间设置有第二双转单模块18；
所述第一负延时单元3包括并联的第一MOS管、第二MOS管和均由电阻、电感、电容串联组成的第一支路、第二支路；第一MOS管、第二MOS管各自栅极分别连接到第一单转双模块13的2个输出端，第一支路、第二支路各自的靠电阻侧的一端作为第一负延时单元3的输出端，第一支路、第二支路另一端接地；
所述第二负延时单元6包括并联的第三MOS管、第四MOS管和均由电阻、电感、电容串联组成的第三支路、第四支路；第三MOS管、第四MOS管各自栅极分别连接到第二单转双模块16的2个输出端，第三支路、第四支路各自的靠电阻侧的一端作为第二负延时单元6的输出端，第三支路、第四支路另一端接地。
上述第一负延时单元3中第一MOS管、第二MOS管各自的源极均接地，所述第二负延时单元6中第三MOS管、第四MOS管各自的源极均接地。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种前馈功率放大器，其特征在于：包括：第一耦合器（1）、第一射频放大器（2）、第一负延时单元（3）、第二耦合器（4）、第三耦合器（5）、第二负延时单元（6）、第二射频放大器（7）和第四耦合器（8），所述第一耦合器（1）的输入端接收来自载波源的载波信号，第一耦合器（1）的直通端连接到第三耦合器（5）的输入端，第一射频放大器（2）的输出端连接到第二耦合器（4）的输入端，第二耦合器（4）的耦合端与第三耦合器（5）的耦合端连接，第二耦合器（4）的直通端连接到第四耦合器（8）的输入端，第二射频放大器（7）的输出端和第二耦合器（4）的直通端分别连接到所述第四耦合器（8）的耦合端和输入端，所述第四耦合器（8）的直通端用于连接天线；
所述第一耦合器（1）的耦合端和第一射频放大器（2）之间设置有依次串联有第一单转双模块（13）、第一负延时单元（3）、第一双转单模块（15）、第一移相器（9）、第一放大器（10）；所述第三耦合器（5）的直通端和第二射频放大器（7）之间依次设置有串联的第二单转双模块（16）、第二负延时单元（6）、第二双转单模块（18）、第二移相器（11）、第二放大器（12）；
所述第一负延时单元（3）包括并联的第一MOS管、第二MOS管和均由电阻、电感、电容依次串联组成的第一支路、第二支路；第一MOS管、第二MOS管各自栅极分别连接到第一单转双模块（13）的2个输出端，第一支路、第二支路各自的靠电阻侧的一端作为第一负延时单元（3）的输出端，第一支路、第二支路另一端接地，第一MOS管、第二MOS管各自的源极接地，第一MOS管、第二MOS管各自的漏极作为第一负延时单元（3）的输出端；
所述第二负延时单元（6）包括并联的第三MOS管、第四MOS管和均由电阻、电感、电容依次串联组成的第三支路、第四支路；第三MOS管、第四MOS管各自栅极分别连接到第二单转双模块（16）的2个输出端，第三支路、第四支路各自的靠电阻侧的一端作为第二负延时单元（6）的输出端，第三支路、第四支路另一端接地，第三MOS管、第四MOS管各自的源极接地，第三MOS管、第四MOS管各自的漏极作为第二负延时单元（6）的输出端。
2.根据权利要求1所述的前馈功率放大器，其特征在于：所述第一负延时单元（3）中第一MOS管、第二MOS管各自的源极均接地，所述第二负延时单元（6）中第三MOS管、第四MOS管各自的源极均接地。
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