CN104335486A - 多系统放大装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的多系统放大装置(100)包括并联形成以便单独地输入和输出信号的多个放大器系统(110，120)，并且每一放大器(110，120)进一步包括并行驱动以便放大信号的多个半导体放大元件(111，112，121，122)。在一对放大器(110，120)中邻接在一起的一对半导体放大元件(112，121)形成在单个封装件(130)中。

Description

多系统放大装置
技术领域
本发明涉及多系统放大装置，其包括多个放大器系统，分别具有并行驱动以便放大信号的多个半导体放大元件。
背景技术
目前，已经使用多系统放大装置，设计分别具有多个发射系统的多系统发射装置，诸如发射分集装置和MIMO(多输入多输出)装置。
多系统放大装置包括并联地形成的多个放大器系统，以便单独地输入和输出信号。多个放大器系统的每一个包括并行驱动以便放大信号的多个半导体放大元件。
由于并行地驱动多个半导体放大元件，多系统放大装置展示高输出性能，而由于并行地驱动多个半导体放大元件，多赫尔蒂型(Doherty-type)的多系统放大装置展示高效率。
可以设计在输入端子和输出端子之间设置用作放大功率元件的最后级的第一放大元件和第二放大元件的放大器，其中，在单一半导体芯片上，形成第一放大元件和第二放大元件(参见专利文献1)。
此外，可以设计另一放大器，其中，数字调制器的输出信号被输入到功率放大装置并且经n分配器，分成n个信号；使n个信号经过具有不同相移的n个输入移相器，然后通过功率放大器放大；使n个信号经过n个输出移相器，使得它们的相位相互匹配；接着，通过n合成器，将n个信号合成在一起，使得经输出端子输出合成信号(见专利文献2)。
引用清单
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2008-035487
专利文献2：日本专利申请公开No.H09-064758
非专利文献
Ichiro Tokkyo编写的非专利文献1：“A Variety of Multple-seriesAmplifying Devices”，专利出版，2003
发明内容
技术问题
由于上述多系统放大装置对多个放大器系统的每一个，需要多个半导体放大元件，有必要使用总共“A×B”个半导体放大元件，其中，A表示放大器系统数，而B表示用于每一放大器的半导体放大元件数。
为此，难以最小化由于大量半导体放大元件而具有大的电路规模的上述多系统放大装置，导致低生产率。
在专利文献1和2中公开的每一放大器具有输入端子和输出端子对。这些放大器不能并行地放大多个信号，因此，它们不能用作用于多系统发射机的多系统放大装置。
考虑到上述问题，创造本发明，以便提供能解决上述问题的多系统放大装置。
问题的解决方案
本发明提供一种多系统放大装置，包括并联形成的多个放大器系统，以便单独地输入和输出信号，其中，多个放大器系统的每一个具有被并行驱动以便放大信号的多个半导体放大元件，并且其中，在一对放大器中邻接在一起的至少一对半导体放大元件形成在单个封装件中。
有益效果
由于在一对放大器中邻接在一起的至少一对半导体放大元件形成在单个封装件中，本发明能减少用在多系统放大装置的半导体放大元件中的部件数量。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的多系统放大装置的构造的电路图。
图2包括图解地示出根据本发明的第一实施例的多系统放大装置的主要结构的两个示例。
图3是示出根据本发明的第二实施例的多系统放大装置的构造的电路图。
图4是示出根据本发明的第三实施例的多系统放大装置的构造的电路图。
图5是示出根据本发明的实施例的变形的多系统放大装置的主要构造的电路图。
具体实施方式
首先，将参考图1和2，描述根据本发明的第一实施例的多系统放大装置100。图1是图解地示出多系统放大装置100的整体构造的电路图，而图2包括图解地示出包括一对半导体放大元件的单个封装件的物理结构的两个示例。
如图1所示，本实施例的多系统放大装置100包括并联地形成以便单独地输入和输出高频信号的多个放大器系统，即第一放大器110和第二放大器120。
第一放大器110包括具有并行驱动以便放大高频信号的晶体管的第一半导体放大元件111和第二半导体放大元件112。
类似地，第二放大器120包括并行驱动以便放大高频信号的第一半导体放大元件121和第二半导体放大元件122。
具体地，第一放大器110包括被配置成分配输入到其中的高频信号的第一分配器113、并行驱动以便放大向其分配的高频信号的第一半导体放大元件111和第二半导体放大元件112对，以及被配置成合成和输出所放大的高频信号的第一合成器114。
第二放大器120包括被配置成分配输入到其中的高频信号的第二分配器123、并行驱动以便放大向其分配的高频信号的第一半导体放大元件121和第二半导体放大元件122对，以及被配置成合成和输出所放大的高频信号的第二合成器124。
如图1和2所示，在第一放大器110和第二放大器120中邻接在一起的第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121对形成在单个封装件130中。
图2(b)是沿图2(a)中的线A-A'的截面图。如上所述，经用作电隔离件的金属壁131，分开在单个封装件130中形成的第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121。
在用作本实施例的多系统放大装置的多系统放大装置100中，如图2(b)所示，在印刷电路板101的正面上形成放大器110和120的部件。
用于将高频信号传输到放大器110和120的信号传输线102形成为印刷电路板101的正面上的微带线。
在印刷电路板101的背面上，形成应用于信号传输线102的接地图案(未示出)，而在印刷电路板101的正面上，形成连接到金属壁131的金属图案(未示出)。
经在印刷电路板101中形成的导通孔103，使金属图案和接地图案相互连接。例如，电力供应电路(未示出)可以并行地向半导体放大元件111至122供电。
在具有上述构造的本实施例的多系统放大装置100中，经第一放大器110和第二放大器120，并行地放大第一高频信号和第二高频信号。
具体地，输入到第一放大器110的第一高频信号经第一分配器113，分配到两个路径。通过并行驱动的第一半导体放大元件111和第二半导体放大元件112，放大所分配的高频信号。经第一合成器114，合成和输出所放大的高频信号。
类似地，输入到第二放大器120的第二高频信号经第二分配器123分到两个路径中。经并行驱动的第一半导体放大元件121和第二半导体放大元件122，放大所分布的高频信号。经第二合成器，合成和输出所放大的高频信号。
由此，本实施例的多系统放大装置100被设计成并行地放大两个高频信号系统，因此，本实施例能应用于多系统发射装置(未示出)，其分别具有多个发射系统，诸如发射分集装置和MIMO装置。
在本实施例的多系统放大装置100中，在第一放大器110和第二放大器120中邻接在一起的第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121对形成在单个封装件130中。
由此，可以减少用在本实施例的多系统放大装置100中的半导体放大元件111至112中的部件的数量，因此，可以降低整个电路规模，由此提高生产率。
此外，使用电隔离件，分开在单一封装件130中形成的第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121。
由此，可以防止在单个封装件130中形成的第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121相互电干扰。
特别地，金属壁131用作用于分开第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121的电隔离件。由此，可以通过简单的结构形成所有半导体放大元件111至122。
此外，由用于用于将高频信号传输到第一放大器110和第二放大器120的微带线构成的信号传输线102的接地图案被形成在印刷电路板101的背面上，并且经金属图案被连接到在印刷电路板101的正面上形成的金属壁131。
由此，可以通过简单的结构，使用作用于将第二半导体放大元件112和第一半导体放大元件121电分开的隔离件的金属壁131接地。
特别地，在印刷电路板101的正面上形成的金属图案经在印刷电路板101中形成的导通孔，被连接到在印刷电路板101的背面上形成的接地图案。由此，可以通过简单的结构，可靠地连接在印刷电路板101的正面和背面上形成的金属图案和接地图案。
接着，将参考图3，描述用作根据本发明的第二实施例的多系统放大装置的多系统放大装置200。图3是图解地示出多系统放大装置200的整体结构的电路图。
使用相同的名称和相同的参考符号表示与多系统放大装置200相同的第二实施例的多系统放大装置200的部件，因此，将省略其详细描述。
如图3所示，本实施例的多系统放大装置200包括多个放大器系统，即，第一放大器210和第二放大器220。第一放大器210包括第一半导体放大元件111和第二半导体放大元件112，而第二放大器220包括第一半导体放大元件121和第二半导体放大元件122。
在第一放大器210和第二放大器220中邻接在一起的第二半导体放大元件112和第二半导体放大元件121对形成在单一封装件130中。
在本实施例的多系统放大装置200的第一放大器210中，第一分配器113经第一移相器211连接到第二半导体放大元件112。
在第一放大器210中，第一半导体放大元件111经第二移相器212连接到合成器114。
类似地，在第二放大器220中，第二分配器123经第二移相器221连接到第二半导体放大元件122。
在第二放大器中，第一半导体放大元件121经第二移相器222，连接到第二合成器124。
由此，本实施例的多系统放大装置200被设计为多赫尔蒂型，其中，第一半导体放大元件111用作载波放大器；第二半导体放大元件112用作峰值放大器；第一半导体放大元件121用作峰值放大器，并且第二半导体放大元件122用作载波放大器。
在具有上述构造的本实施例的多系统放大装置200中，并行地通过第一放大器210和第二放大器220放大第一高频信号和第二高频信号。
具体地，输入到第一放大器210中的第一高频信号经第一分配器113被分配到两个路径。所分配的高频信号被直接输入到第一半导体放大元件111。
相反，通过第一移相器211，同相地控制所分配的高频信号，然后输入到第二半导体放大元件112。由此，所分配的高频信号被输入到第一半导体放大元件111和第二半导体放大元件112并且被其放大。
通过第二移相器212，同相地控制从第一半导体放大元件111输出的所放大的高频信号。由此，通过合成器114，将两个放大的高频信号系统合成在一起，由此输出合成信号。
类似地，输入到第二放大器220的第二高频信号经第二分配器123被分配到两个路径。所分配的高频信号被直接输入到第一半导体放大元件121。
相比较，通过第一移相器211，同相地控制所分配的高频信号，然后被输入到第二半导体放大元件122。由此，所分配的高频信号被输入到第一半导体放大元件121和第二半导体放大元件122并且被其放大。
通过第二移相器222，同相地控制从第一半导体放大元件121输出的所放大的高频信号。通过合成器124，将两个所放大的高频信号系统合成在一起，由此输出合成信号。由此，本实施例的多系统放大装置200充当多赫尔蒂型来并行地放大两个高频信号。
接着，将参考图4，描述用作根据本发明的第三实施例的多系统放大装置的多系统放大装置300。图4是图解地示出多系统放大装置300的整体构造的电路图。
使用相同的名称和相同的参考符号表示与第二实施例的多系统放大装置200相同的第三实施例的多系统放大装置300的部件，因此，将省略其详细描述。
如图所示，本实施例的多系统放大装置300包括多个放大器系统，即第一放大器310和第二放大器320。第一放大器310包括第一半导体放大元件311、第二半导体放大元件312和第三半导体放大元件313，而第二放大器320包括第一半导体放大元件321、第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323。
在第一放大器310和第二放大器320中邻接在一起的第三半导体放大元件313和第一半导体放大元件321对形成在单个封装件130中。
此外，在第一放大器310中邻接在一起的第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对形成在单个封装件331中。
类似地，在第二放大器320中邻接在一起的第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对形成在单个封装件332中。
在本实施例的多系统放大装置300的第一放大器310中，第一分配器113经第一移相器341和第二分配器351，连接到第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对。
在第一放大器310中，第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对经第二合成器361连接到第一合成器114，而第三半导体放大元件313经第二移相器342连接到第一合成器114。
类似地，在第二放大器中，第一分配器123经第一移相器343和第二分配器352，连接到第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对。
在第二放大器320中，第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对经第二合成器362连接到第一合成器114，而第一半导体放大元件311经第二移相器344连接到第一合成器124。
本实施例的多系统放大装置300充当在峰值放大器和载波放大器之间具有二对一的不对称比率的多赫尔蒂型，其中，在单个封装件331中形成的第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对共同充当峰值放大器，第三半导体放大元件313充当载波放大器；第一半导体放大元件321充当载波放大器，并且在单个封装件332中形成的第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对共同充当峰值放大器。
具有上述构造的多系统放大装置300被设计成通过第一放大器310和第二放大器320放大第一高频信号和第二高频信号。
具体地，在第一放大器310中，输入到第一放大器310的第一高频信号经第一分配器113被分配到两个路径。所分配的高频信号经第一移相器341和第二分配器351，并行地输入到第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对，而另一所分配的高频信号被直接输入到第三半导体放大元件313。
通过第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312放大该高频信号，因此，经第二合成器361，将所放大的音频信号输入到第一合成器114。
另一方面，通过第三半导体放大元件313放大的高频信号经第二移相器342输入到第一合成器114。第一合成器114合成高频信号以便输出合成信号。
类似地，输入到第二放大器320的第二高频信号经第一分配器123分配到两个路径。所分配的高频信号被直接输入到第一半导体放大元件321。
所分配的高频信号经第一移相器343和第二分配器352，被输入到第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对，而另一高频信号被直接输入到第一半导体放大元件321。
并行地输入到第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对的高频信号被放大，然后经第二合成器362输入到第一合成器124。
通过第一半导体放大元件321放大的高频信号经第二移相器344输入到第一合成器124。第一合成器124合成高频信号以便输出合成信号。
由此，本实施例的多系统放大装置300充当在载波放大器和峰值放大器之间具有二对一的不对称比例的多赫尔蒂型，以便并行地放大两个高频信号系统。
在本实施例的多系统放大装置300中，在第一放大器310和第二放大器320中邻接在一起的第三半导体放大元件313和第一半导体放大元件314对形成在单个封装件130中；在第一放大器310中，第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对形成在单个封装件331中；并且在第二放大器320中，第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对形成在单个封装件332中。
在本实施例的多系统放大装置300中，可以减少用在半导体放大元件311至323中的部件的数量，使得降低整体电路规模，由此提高生产率。
本发明不必限于上述实施例，因此，本发明在不背离其主题的情况下，允许各种改进。例如，假定电力供应电路并行地向半导体放大元件111至122供电，设计第一实施例的多系统放大装置100。
图5示出在单个封装件500中形成的第一半导体放大元件510和第二半导体放大元件520。可以另外布置用于将直流电供给第一半导体放大元件510和第二半导体放大元件520中的一个的电力供应线530，以及用于将供给第一半导体放大元件510的直流电供给第二半导体放大元件520的电力供应电路540。
例如，电力供应电路540由包括线圈541和电容器542的低通滤波器制成，其允许直流电通过，但阻止高频电流。
本发明的第二实施例例示多赫尔蒂型多系统放大装置200，其包括第一半导体放大元件111用作载波放大器而第二半导体放大元件112用作峰值放大器的第一放大器，以及第一半导体放大元件121用作峰值放大器而第二半导体放大元件122用作载波放大器的第二放大器。
然而，可以设计一种倒多赫尔蒂型多系统放大装置(未示出)，包括第一半导体放大元件111用作峰值放大器而第二半导体放大元件112用作载波放大器的第一放大器，以及第一半导体放大元件121用作载波放大器而第二半导体放大元件122用作峰值放大器的第二放大器。
类似地，本发明的第三实施例例示一种多赫尔蒂型多系统放大装置300，包括第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对用作峰值放大器而第三半导体放大元件313用作载波放大器的第一放大器，以及第一半导体放大元件321用作载波放大器而第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对用作峰值放大器的第二放大器。
然而，可以设计一种倒多赫尔蒂型多系统放大装置(未示出)，包括第一半导体放大元件311和第二半导体放大元件312对用作载波放大器而第三半导体放大元件313用作峰值放大器的第一放大器，以及第一半导体放大元件321用作峰值放大器而第二半导体放大元件322和第三半导体放大元件323对用作载波放大器的第二放大器。
此外，放大器110和120例示多系统放大装置100、200和300中的两系统构造。然而，可以形成三系统或更多系统的构造(未示出)。
参考符号列表
100  用作多个放大装置系统的多系统放大装置
110  放大器
120  放大器
111  半导体放大元件
112  半导体放大元件
121  半导体放大元件
122  半导体放大元件
113  分配器
114  合成器
123  分配器
124  合成器
130  封装件
131  金属壁
101  印刷电路板
102  信号传输线
103  导通孔
200  用作多个放大装置系统的多系统放大装置
210  放大器
220  放大器
211  移相器
212  移相器
221  移相器
222  移相器
300  用作多个放大装置系统的多系统放大装置
310  放大器
320  放大器
311  半导体放大元件
312  半导体放大元件
313  半导体放大元件
321  半导体放大元件
322  半导体放大元件
323  半导体放大元件
331  封装件
332  封装件
341  移相器
351  分配器
361  合成器
342  移相器
343  移相器
352  分配器
362  合成器
344  移相器
331  封装件
500  封装件
510  半导体放大元件
520  半导体放大元件
530  电力供应线
540  电力供应电路
541  线圈
542  电容器

Claims (10)

1.一种多系统放大装置，包括：
多个放大器系统，所述多个放大器系统并联形成以便单独地输入和输出信号；以及
多个半导体放大元件，所述多个半导体放大元件被配置成当并行地驱动所述多个放大器系统时，放大信号，
其中，在一对放大器中邻接在一起的至少一对半导体放大元件形成在单个封装件中。
2.根据权利要求1所述的多系统放大装置，其中，经电隔离件，分开在所述单个封装件中形成的所述一对半导体放大元件。
3.根据权利要求2所述的多系统放大装置，其中，用于分开在所述单个封装件中形成的所述一对半导体放大元件的所述电隔离件由金属壁制成。
4.根据权利要求3所述的多系统放大装置，进一步包括：
印刷电路板，所述印刷电路板用于在其上形成所述放大器；
信号传输线，所述信号传输线由在所述印刷电路板上形成的微带线制成，被配置成将高频信号传输到所述放大器；
接地图案，所述接地图案施加到在所述印刷电路板上形成的所述信号传输线；以及
金属图案，所述金属图案形成在所述印刷电路板上以便将所述金属壁连接到所述接地图案。
5.根据权利要求4所述的多系统放大装置，其中，所述放大器、所述信号传输线和所述金属图案形成在所述印刷电路板的正面上，其中，所述接地图案形成在所述印刷电路板的背面上，并且其中，所述金属图案经在所述印刷电路板中形成的导通孔连接到所述接地图案。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的多系统放大装置，其中，所述多个放大器系统中的每一个包括用于分配输入信号的分配器、并行驱动以便放大向其分配的信号的一对半导体放大元件，以及用于合成所放大的信号的合成器。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的多系统放大装置，实现多赫尔蒂型，其中，包括在所述多个放大器系统的每一个中的所述多个半导体放大元件的一部分充当载波放大器，而另一部分充当峰值放大器。
8.根据权利要求7所述的多系统放大装置，实现不对称多赫尔蒂型，具有在用作所述载波放大器的所述半导体放大元件的数量和用作所述峰值放大器的所述半导体放大元件的数量之间的不对称比例。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的多系统放大装置，进一步包括：
电力供应线，所述电力供应线被配置成将直流电供应给在所述单个封装件中形成的所述一对半导体放大元件之中的一个半导体放大元件；以及
电力供应电路，所述电力供应电路被配置成将供应给一个半导体放大元件的所述直流电供应给另一个半导体放大元件，
其中，所述电力供应电路允许所述直流电通过，但阻止高频电流。
10.根据权利要求9所述的多系统放大装置，其中，所述电力供应电路由包括电容器和线圈的低通滤波器制成。
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