CN105375891A - 信号放大装置、方法、基站及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号放大装置、方法、基站及系统，其中该装置包括主放大器，该信号放大装置还包括预定数量的辅助放大器；其中，该辅助放大器与该主放大器并联连接，辅助放大器包括用于放大单个频段信号的窄带功放管。解决了相关技术中的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题，进而达到了实现很宽的带宽范围内任意一个频段的信号的输出，以及节约成本的效果。

Description

信号放大装置、方法、基站及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种信号放大装置、方法、基站及系统。

背景技术

面对目前日益激烈的市场竞争，大功率多频段宽带基站产品已经成为行业竞争的焦点，而宽带多频段功放是其中的核心技术之一。下面以多尔蒂Doherty功率放大器为例进行说明。

传统的宽带Doherty功放主要由两个功放管组成，图1是相关技术中的Doherty功放原理图，如图1所示：该Doherty功率放大器包括一个主功放，一个辅助功放，主功放工作在B类或者AB类(线性状态)，辅助功放工作在C类(非线性状态)。通常情况下，此类功放可以在一个较宽的带宽范围内达到较好的输出特性。但是如果要实现更多频段的高效率输很难实现。

针对相关技术中的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种信号放大装置、方法、基站及系统，以至少解决相关技术中的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种信号放大装置，包括主放大器，所述信号放大装置还包括预定数量的辅助放大器；其中，所述辅助放大器与所述主放大器并联连接，所述辅助放大器包括用于放大单个频段信号的窄带功放管。

优选的，所述辅助放大器输入端连接有第一带通滤波器，用于隔离所述辅助放大器允许通过的单个频段之外的带外信号。

优选的，所述辅助放大器输出端连接有第二带通滤波器和/或开关，用于阻止所述辅助放大器允许通过的单个频段之外的带外信号反向流入所述辅助放大器。

优选的，所述辅助放大器允许通过的信号的频段由所述主放大器的输出信号所涵盖的频段决定。

优选的，所述预定数量为所述主放大器的输出信号中所涵盖的频段的数量。

根据本发明的又一方面，提供了一种基站，包括上述任一项所述的信号放大装置。

根据本发明的再一方面，提供了一种系统，包括上述所述的基站。

根据本发明的另一方面，提供了一种信号放大方法，包括：接收射频信号；将预定比例的所述射频信号分配到包括宽带功放管的主放大器上，将余下的所述射频信号按照不同的频段分别分配至预定数量的用于放大预定频段信号的包括窄带功放管的辅助放大器上，其中，所述窄带功放管用于放大单个频段信号；利用所述主放大器和所述辅助放大器对所述射频信号进行放大。

优选的，将余下的所述射频信号按照不同的频段分别分配至预定数量的用于放大预定频段信号的包括窄带功放管的辅助放大器上，包括：利用第一带通滤波器隔离所述辅助放大器允许通过的所述预定频段信号之外的带外信号。

优选的，利用所述主放大器和所述辅助放大器对所述射频信号进行放大之后，包括：利用第二带通滤波器和/或开关阻止所述辅助放大器允许通过的所述预定频段信号之外的带外信号反向流入所述辅助放大器。

通过本发明，采用由主放大器和预定数量的包括窄带功放管的辅助放大器并联组成的信号放大装置，解决了相关技术中的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题，进而达到了实现很宽的带宽范围内任意一个频段的信号的输出，以及节约成本的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是相关技术中的Doherty功放原理图；

图2是根据本发明实施例的信号放大装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例的信号放大装置的优选结构框图一；

图4是根据本发明实施例的信号放大装置的优选结构框图二；

图5是根据本发明实施例的基站的结构框图；

图6是根据本发明实施例的系统的结构框图；

图7是根据本发明实施例的信号放大方法的流程图；

图8是根据本发明实施例的新型Doherty功率放大器的结构图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图2是根据本发明实施例的信号放大装置的结构框图，如图2所示，该信号放大装置包括主放大器22和预定数量的辅助放大器24(当辅助放大器为多个时，由于各辅助放大器可以分别放大不同的频段信号，故分别用241……24n表示各辅助放大器)，其中，主放大器22和辅助放大器24并联连接，主放大器22可以包括宽带功放管，辅助放大器24包括窄带功放管。其中，宽带功放管用于放大多个频段信号，窄带功放管用于放大单个频段信号，其中，宽带功放管可以用于放大两个及以上的单个频段信号，单个频段信号的频段范围可以为按照现有移动通信协议标准所规定的单个频段范围，例如GSM900MHz的频段范围为925MHz-960MHz，GSM1800MHz的频段范围是1805-1880MHz，相对带宽约为5％。由于采用了包括窄带功放管的多个辅助放大器，实现了很宽的带宽范围内任意一个频段的信号输出，以及由于辅助放大器是利用的窄带功放管，能够大大降低成本，解决了相关技术中存在的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题，进而达到了实现很宽的带宽范围内任意一个频段的信号的输出，以及节约成本的效果。

图3是根据本发明实施例的信号放大装置的优选结构框图一，如图3所示，该装置除包括图2所示装置外，还包括第一带通滤波器32(第一带通滤波器是与辅助放大器一一对应的，当辅助放大器为多个时，会相应的设置多个第一带通滤波器，各第一带通滤波器分别用321……32n表示)，该第一带通滤波器32设置在各辅助放大器的输入端，该第一带通滤波器32用于隔离辅助放大器允许通过的单个频段之外的带外信号。

图4是根据本发明实施例的信号放大装置的优选结构框图二，如图4所示，该装置除包括图2所示的装置外，还包括第二带通滤波器42和/或开关44(第二带通滤波器和/或开关是与辅助放大器一一对应的，当辅助放大器为多个时，会相应的设置多个第二带通滤波器和/或开关，各第二带通滤波器和/或开关分别用421/441……42n/44n表示)，该第二带通滤波器42和/或开关44设置在各辅助放大器的输出端，用于阻止辅助放大器允许通过的单个频段之外的带外信号反向流入各辅助放大器。

在一个优选的实施例中，各辅助放大器允许通过的信号的频段由主放大器的输出信号所涵盖的频段决定。

并且，辅助放大器的数量是由主放大器的输出信号中所涵盖的频段的数量所决定的，即，可以根据主放大器上允许通过的信号所涵盖的频段的数量来设置辅助放大器的个数，从而保证较好的信号输出特性。

图5是根据本发明实施例的基站的结构框图，如图5所示，该基站50包括上述任一项的信号放大装置52。

图6是根据本发明实施例的系统的结构框图，如图6所示，该系统60包括上述基站50。

图7是根据本发明实施例的信号放大方法的流程图，如图7所示，该方法包括如下步骤：

步骤S702，接收射频信号；

步骤S704，将预定比例的射频信号分配到包括宽带功放管的主放大器上，将余下的射频信号按照不同的频段分别分配至预定数量的用于放大预定频段信号的包括窄带功放管的辅助放大器上，其中，该窄带功放管用于放大单个频段信号；

步骤S706，利用主放大器和辅助放大器对射频信号进行放大。

通过上述方法，利用主放大器和包括窄带功放管的多个辅助放大器对射频信号进行放大，实现了很宽的带宽范围内任意一个频段的信号输出，以及由于辅助放大器是利用的窄带功放管，能够大大降低成本，解决了相关技术中存在的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题，进而达到了实现很宽的带宽范围内任意一个频段的信号的输出，以及节约成本的效果。

在一个优选的实施例中，将余下的射频信号按照不同的频段分别分配至预定数量的用于放大预定频段信号的包括窄带功放管的辅助放大器上，包括：利用第一带通滤波器隔离辅助放大器允许通过的预定频段信号之外的带外信号。从而防止带外信号输入辅助放大器导致辅助放大器的辅助功能开启。

在另一个可选的实施例中，在利用主放大器和辅助放大器对射频信号进行放大之后，还可以包括：利用第二带通滤波器和/或开关阻止辅助放大器允许通过的预定频段信号之外的带外信号反向流入辅助放大器。其目的是为了阻止带外信号反向流入辅助放大器，从而保证信号的有效输出。

为例解决相关技术中存在的信号放大设备无法实现更多频段信号的高效率输出的问题，在本发明实施例中提供了一种新型的宽带多频Doherty功率放大器，从而达到了在不改变匹配电路的情况下，使得一款功放在很宽的带宽范围内实现任意一个频段或多个频段的功率输出，并且在实现较好的输出特性的同时，降低成本。

下面结合具体实施例对本发明进行说明。

本发明实施例中提供了一种新型的Doherty架构的放大器，此架构可以实现很宽的带宽范围内任意一个或多个频段的功率输出。图8是根据本发明实施例的新型Doherty功率放大器的结构图。如附图8所示，在该放大器中，采用宽带功放管作为主功放(同上述的主放大器)，多个窄带功放管作为辅助功放(同上述的辅助放大器)。主功放工作于AB类状态，并能实现宽带高效率输出。辅助功放由多个不同频段的窄带功放组成，并都工作于C类状态，辅助功放频段的选择由主功放输出所涵盖的频段决定。功放在工作时，主功放可以和任何一个辅助功放组成Doherty电路，实现高效率输出。辅助功放的输入端增加带通滤波器(同上述第一带通滤波器)，辅助功放输入端滤波器通频带由该路辅助功放的设计频段决定，滤波器作用是防止带外信号输入导致该路辅助功放开启。对输入信号频率进行选择。并且辅助功放输出可以实现带外高阻特性，以及主功放和辅助功放输出合路阻抗变换可以采用宽带阻抗变换。

本发明实施例中的方法，与相关技术中的宽带Doherty技术相比，可以实现多个频段的功率输出，并都能达到较好的输出特性。而且和相关技术中的宽带Doherty功放相比，本发明实施例中的装置由于辅助功放采用了窄带功放管，成本更低。

在图8中，主功放采用宽带功放管实现单管高效率点的宽带设计。辅助功放采用窄带功放管实现窄带高功率输出和关断设计。辅助功放输入端增加带通滤波器，滤波器频率范围由该路辅助功放所设计频段决定。辅助功放输出可增加第二带通滤波器或者辅助电路实现带外关断特性，或者是采用开关进行频率选择实现功率合成。合路端设计可以根据功放的频带范围进行相应的宽带设计。如果功放频率范围很宽，则可以采用50欧姆合路输出架构进行合路输出，当然也可以采用其他欧姆合路输出架构进行合路输出。

综上所述，本发明的实现方式简单，不但能够实现很宽的带宽范围内任意一个频段的功率输出。而且由于辅助功放采用窄带功放管，例如横向扩散金属氧化物半导体(LaterallyDiffusedMetalOxideSemiconductor，简称为LDMOS)，可以大大降低成本。同一技术领域的技术人员按照本说明书能够很容易地实现。本架构可广泛的应用于Doherty功率放大器。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号放大装置，包括主放大器，其特征在于，所述信号放大装置还包括预定数量的辅助放大器；其中，所述辅助放大器与所述主放大器并联连接，所述辅助放大器包括用于放大单个频段信号的窄带功放管。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助放大器输入端连接有第一带通滤波器，用于隔离所述辅助放大器允许通过的单个频段之外的带外信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述辅助放大器输出端连接有第二带通滤波器和/或开关，用于阻止所述辅助放大器允许通过的单个频段之外的带外信号反向流入所述辅助放大器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助放大器允许通过的信号的频段由所述主放大器的输出信号所涵盖的频段决定。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定数量为所述主放大器的输出信号中所涵盖的频段的数量。

6.一种基站，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的信号放大装置。

7.一种系统，其特征在于，包括权利要求6所述的基站。

8.一种信号放大方法，其特征在于，包括：

接收射频信号；

将预定比例的所述射频信号分配到包括宽带功放管的主放大器上，将余下的所述射频信号按照不同的频段分别分配至预定数量的用于放大预定频段信号的包括窄带功放管的辅助放大器上，其中，所述窄带功放管用于放大单个频段信号；

利用所述主放大器和所述辅助放大器对所述射频信号进行放大。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将余下的所述射频信号按照不同的频段分别分配至预定数量的用于放大预定频段信号的包括窄带功放管的辅助放大器上，包括：

利用第一带通滤波器隔离所述辅助放大器允许通过的所述预定频段信号之外的带外信号。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在利用所述主放大器和所述辅助放大器对所述射频信号进行放大之后，包括：

利用第二带通滤波器和/或开关阻止所述辅助放大器允许通过的所述预定频段信号之外的带外信号反向流入所述辅助放大器。