CN105471398A - 一种功率放大器电路及功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种功率放大器电路，所述电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，所述第二微带线的阻抗和线宽能够根据所述功率放大器电路的输出阻抗而设置；所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。本发明实施例还同时公开了一种功率放大器。

Description

一种功率放大器电路及功率放大器

技术领域

本发明涉及功率放大技术，尤其涉及一种功率放大器电路及功率放大器。

背景技术

面对目前日益激烈的市场竞争，大功率的宽带基站产品已经成为行业竞争的焦点，而且在现代无线通信标准中，所述大功率的宽带基站产品均采用具有高峰均比的数字调制信号的宽带线性调制方式，因此，对应用于宽带基站产品中的功率放大器(简称功放)的线性度提出了严格的要求，同时也对功率放大器的信道带宽提出了更高的要求；其中，用于功率放大器电路结构中的TLLM(transformer-lessloadmodulated)架构是一种宽带Doherty架构的改进结构。具有所述TLLM架构的功率放大器电路的输出端无需设置阻抗变换器；而且，电路结构采用TLLM架构的功率放大器既能实现更宽的信道带宽，又能够缩小功率放大器的输出匹配尺寸，以提高功放输出效率，因此，具有TLLM架构的功率放大器越来越被人们所青睐。

但是，传统具有TLLM架构的功率放大器电路中，与辅助功放连接的微带线的线宽较窄，无法用于大功率数据的输出，因此，亟需一种新型功率放大器的电路结构，以解决上述问题。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种功率放大器电路及功率放大器，能够在不降低TLLM架构优势的基础上，使得具有TLLM架构的功率放大器用于大功率输出。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种功率放大器电路，所述电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，

所述第二微带线的阻抗和线宽根据所述功率放大器电路的输出阻抗设置；

所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。

上述方案中，所述电路还包括：第二放大器、与所述第二放大器的输入端连接的第三微带线、以及与所述第二放大器的输出端连接的第四微带线。

上述方案中，所述电路还包括：第一四分之一波长传输线；第二四分之一波长传输线；

其中，所述第一四分之一波长传输线位于所述第一放大器的输入端，并与所述第一微带线连接；

所述第二四分之一波长传输线位于所述第二放大器的输出端，并与所述第四微带线连接。

上述方案中，所述第一放大器、第一微带线、第二微带线以及第一四分之一波长传输线四者串联，形成第一支路；

所述第二放大器、第三微带线、第四微带线以及第二四分之一波长传输线四者串联，形成第二支路；且所述第一支路与所述第二支路并联。

本发明实施例还公开了一种功率放大器，所述功率放大器的电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，

所述第二微带线的阻抗和线宽根据所述功率放大器电路的输出阻抗设置；

所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。

上述方案中，所述功率放大器的电路还包括：第二放大器、与所述第二放大器的输入端连接的第三微带线、以及与所述第二放大器的输出端连接的第四微带线。

上述方案中，所述功率放大器的电路还包括：第一四分之一波长传输线；第二四分之一波长传输线；

其中，所述第一四分之一波长传输线位于所述第一放大器的输入端，并与所述第一微带线连接；

所述第二四分之一波长传输线位于所述第二放大器的输出端，并与所述第四微带线连接。

上述方案中，所述功率放大器的电路中的第一放大器、第一微带线、第二微带线以及第一四分之一波长传输线四者串联，形成第一支路；

所述第二放大器、第三微带线、第四微带线以及第二四分之一波长传输线四者串联，形成第二支路；且所述第一支路与所述第二支路并联。

本发明实施例所提供的功率放大器电路及功率放大器，能够根据功率放大器电路的输出阻抗设置与第一放大器的输出端连接的第二微带线的阻抗，且根据所述第一放大器所处第一支路的负载阻抗、匹配阻抗、以及所述第二微带线的阻抗确定所述第二微带线的最小线宽；如此，使所述第二微带线既能满足本发明实施例中所用功率放大器在小功率工作状态时的条件，又能满足本发明实施例中所用功率放大器在大功率工作状态时的条件；而且，由于所述第二微带线能够根据实际应用情况自行设置，因此，能够在功率放大器热损耗较低，且不烧毁所述第二微带线的同时，提升功率放大器的效率，以实现功率放大器的大功率输出。另外，本发明实施例功率放大器电路结构为改进的TLLM框架结构，因此，本发明实施例能在不降低TLLM架构优势的同时，使具有TLLM架构的功率放大器用于大功率输出。

附图说明

图1为传统TLLM框架的功率放大器的电路结构示意图；

图2为本发明实施例功率放大器电路的结构示意图；

图3为本发明实施例功率放大器电路的具体实现的结构示意图；

图4为传统TLLM框架的功率放大器具体电路结构示意图；

图5为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图一；

图6为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图二；

图7为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图三；

图8为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图四。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

应用于功率放大器电路中的传统的TLLM架构包括两个功放：一个为主功放，一个为辅助功放；其中，主功放工作在B类或者AB类，辅助功放工作在C类。两个功放的功率点匹配能够得到100欧姆，效率点匹配能够得到50欧姆，输出合路端直接采用50欧姆微带线输出。

如图1所示，所述第一功放为辅助功放；所述第二功放为主功放；其中，所述辅助功放的输出端与阻抗为100ohm、线宽为0.3mm的微带线连接；由于大功率输出时，微带线的金属导体带和接地板上都存在高频表面电流，因此存在热损耗；又由于微带线的线宽和热损耗成正比关系，如此，具有传统TLLM架构的功率放大器，由于线宽较窄，当大功率输出时必然会较大的热损耗；且热损耗必然会造成微带线自身的温度升高，导致功率放大器的效率降低，因而存在微带线自身温度过高而导致烧毁的风险。基于此，具有传统TLLM架构的功率放大器无法用于大功率输出。为解决上述问题，本发明实施例提供了一种改进的功率放大器电路结构，下面结合附图，对本发明实施例做进一步详细说明。

图2为本发明实施例功率放大器电路的示意图，如图2所示，所述功率放大器电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，

所述第二微带线的阻抗和线宽根据所述功率放大器电路的输出阻抗设置；

所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。

具体地，所述第二微带线的阻抗能够根据功率放大器电路的输出阻抗、以及匹配电路而设置；所述第二微带线的线宽能够根据所述第一放大器所处第一支路的负载阻抗、匹配阻抗、以及所述第二微带线的阻抗而设置；值得注意的是，所述第二微带线可以由N条微带线组成，每条微带线均有自身的特征阻抗以及线宽；当所述第二微带线由N条微带线组成时，所述第二微带线的线宽为N条微带线中线宽最窄的；其中，N为大于等于1的正整数。

参见图3所示，在图2所示方案基础上，所述功率放大器电路还包括：第二放大器、与所述第二放大器的输入端连接的第三微带线、以及与所述第二放大器的输出端连接的第四微带线。

上述方案中，所述功率放大器电路还包括：第一四分之一波长传输线；第二四分之一波长传输线；

其中，所述第一四分之一波长传输线位于所述第一放大器的输入端，并与所述第一微带线连接；

所述第二四分之一波长传输线位于所述第二放大器的输出端，并与所述第四微带线连接。

上述方案中，所述第一放大器、第一微带线、第二微带线以及第一四分之一波长传输线四者串联，形成第一支路；

所述第二放大器、第三微带线、第四微带线以及第二四分之一波长传输线四者串联，形成第二支路；且所述第一支路与所述第二支路并联。

图3所示的电路结构与图1所示的电路结构相比，可以看出，由于图3所示的电路结构中将阻抗为100欧姆(ohm)、线宽为0.3mm的微带线替换为根据输出阻抗而任意设置的第二微带线；而且，所述第二微带线能够在第一放大器处于工作状态时起到匹配第一支路的作用，即：在所述功率放大器电路处于大功率工作状态时，所述第二微带线能够与匹配电路实现匹配所述第一支路的匹配阻抗作用；又能在第一放大器处于关断状态时，将第一支路的阻抗拉到无穷大，即：在所述功率放大器电路处于小功率工作状体时，所述第二微带线能够与匹配电路将所述第一支路的匹配阻抗拉到无穷大；如此，采用第二微带线能够同时达到所述第一放大器所处第一支路的阻抗匹配和关断阻抗的效果，使得具有图3所示电路结构的功率放大器能够发挥TLLM架构的宽带高效率、小尺寸的优势；而且，由于图3中所述第二微带线的阻抗和线宽能够根据所述功率放大器电路的输出阻抗而设置，因此，具有图3所示电路结构的功率放大器，能够在不降低TLLM架构优势的基础上，使得具有图3所示电路结构的功率放大器用于大功率输出。

在实际应用中，首先确定第一放大器所处第一支路的输出负载阻抗、以及所述第一支路的匹配阻抗；其中，所述第一放大器的匹配阻抗包括输出饱和功率点阻抗和关断阻抗；其次，根据所述第一放大器的输出负载阻抗和匹配阻抗、以及所述第一支路的输出电流确定与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线的最小线宽和阻抗；最后，根据所述第一放大器所处第一支路的输出负载阻抗、匹配阻抗、以及第二微带线的最小线宽确定所述第一支路的输出匹配电路，使得所述第一支路在输出匹配同时既能满足大信号饱和输出功率点阻抗，又能满足小信号关断阻抗。

值得注意的是，在实际应用中，所述第二微带线的最小线宽和阻抗、匹配电路的设置顺序并不仅限于上述情况，还可以先预设匹配电路，然后根据匹配电路确定第二微带线的最小线宽和阻抗等，但是，任何顺序目的都是使所述第二微带线的线宽和阻抗能够满足具体实际应用情况，以使本发明实施例功率放大器电路结构能够在不降低TLLM架构优势的同时，使具有TLLM架构的功率放大器用于大功率输出。

如下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

具体地，如图1所示，所述第一放大器工作于C类状态，第二放大器工作于AB类；当整个功率放大器处于小信号工作状态，即处于0.25Pomax工作状态，此时，由于所述第一放大器工作于C类，在小信号工作状态时，所述第一放大器不工作，从合路点到微点线4(offset4)方向上呈现开路状态，即阻抗无穷大状态；此时，整个功率放大器电路只有第二放大器工作，当预设输出阻抗为50欧姆时，即合路点处输出阻抗为50欧姆时，所述第二放大器负载阻抗为50欧姆；当整个功率放大器处于大信号工作，即处于饱和(Pomax)工作状态，此时，所述第一放大器随着输入功率的增大而处于开启状态，以最终达到饱和功率点，当预设输出阻抗为50欧姆时，即合路点处输出阻抗为50欧姆时，所述第一放大器所处第一支路和第二放大器所处第二支路匹配后的阻抗均为100欧姆。

图4传统TLLM框架的功率放大器具体电路结构示意图；以输出功率为900mhz为例，此时，所述整个功率放大器处于大功率工作状态，如图4所示，预设目标匹配阻抗为Z＝2+j3，其中，所述2+j3表示阻抗点，即将阻抗匹配到2+j3点上，且阻抗值为2+j3，j可由微带线结构而确定；为使图4所示的电路结构适应于功率放大器的关断状态，需设置一微带线4，所述微带线4的阻抗为100欧姆，线宽为0.3mm，根据目标匹配阻抗以及所述微带线4的阻抗和线宽，确定出图4所示的匹配电路结构，此时，由于所述电路的功率较大，且100欧姆的所述微点线4的线宽较窄，导致所述微点线4热损耗较多，温度升高较多，因此，必然会引起功放效率的较低，且存在所述微带线4温升过高而烧毁的风险。

为对现有图4所示的TLLM框架进行改进，本发明实施例提出了一种新型功率放大器电路；图5为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图一；图6为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图二；图7为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图三；图8为本发明实施例功率放大器电路的具体电路结构示意图四。

同样假设输出功率为900mhz为例，此时，所述整个功率放大器处于大功率工作状态，如图5所示，此时，所述功率放大器处于大功率工作状态，预设目标匹配阻抗为Z＝2+j3，根据目标匹配阻抗、所述第一放大器的负载阻抗等确定出所述第二微带线的阻抗和线宽，进而确定出如图5所示的匹配电路结构，假设合路点处输出阻抗为50欧姆时，图5所示的电路的输出阻抗则应为100欧姆，此时，由于目标匹配阻抗点为2+j×3，经过所述第二微带线的第一部分、第二部分、第三部分后输出的阻抗为100欧姆；其中，所述第一部分、第二部分和第三部分均为一有特定阻抗、特定线宽的微带线；进一步地，当所述功率放大器电路处于小功率工作状态时，所述匹配电路即为图6所示的结构，此时，结合匹配电路将所述第一放大器所处的第一支路的阻抗拉到无穷大。

图7和图8的工作原理、与图5和图6的工作原理相似，只是图6和图7所示的电路结构中，仅是将所述第二微带线设置于所述第一放大器中。

具体地，同样假设输出功率为900mhz为例，此时，所述整个功率放大器处于大功率工作状态，如图7所示，此时，所述功率放大器处于大功率工作状态，预设目标匹配阻抗为Z＝2+j3，根据目标匹配阻抗、所述第一放大器的负载阻抗等确定出所述第二微带线的阻抗和线宽，进而确定出如图5所示的匹配电路结构，假设合路点处输出阻抗为50欧姆时，图7所示的电路的输出阻抗则应为100欧姆，若采用介电常数为9.6的微波板材，此时，由于目标匹配阻抗点为2+j×3，经过所述第二微带线的第一部分，即线宽为28.6mm、长度为5.14mm、特征阻抗为3欧姆的微带线将阻抗匹配到4.29-j×4.33欧姆；随后，经过第二部分，即线宽为3.11mm、长度为25.84mm、特征阻抗为20欧姆的微带线将阻抗匹配到100欧姆，即实现输出阻抗为100欧姆的目的；进一步地，当所述功率放大器电路处于小功率工作状态时，所述匹配电路即为图8所示的结构，此时，结合匹配电路将所述第一放大器所处的第一支路的阻抗拉到无穷大。

值得注意的是，图4至图8所示的电路结构仅给出了功率放大器电路结构中的第一放大器、与所述第一放大器的输出端连接的微带线、以及匹配电路的具体结构，所述功率放大器电路结构中的其他组成均未示出。另外，所述第二微带线的线宽、阻抗可以根据匹配电路而任意设置，只要根据匹配电路以及第二微带线能够得到预设输出阻抗即可。

当本发明实施例所述的电路处于大功率状态时，调节匹配电路，以将所述第二微带线的线宽加宽后，使本发明实施例所述的电路依然能够匹配得到目标阻抗，以实现大功率工作；因此，采用本发明实施例功率放大器电路能在不降低TLLM架构优势的同时，使功率放大器用于大功率输出。

本发明实施例还提供了一种功率放大器，所述功率放大器的电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，

所述第二微带线的阻抗和线宽根据所述功率放大器电路的输出阻抗设置；

所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。

上述方案中，所述功率放大器的电路还包括：第二放大器、与所述第二放大器的输入端连接的第三微带线、以及与所述第二放大器的输出端连接的第四微带线。

上述方案中，所述功率放大器的电路还包括：第一四分之一波长传输线；第二四分之一波长传输线；

其中，所述第一四分之一波长传输线位于所述第一放大器的输入端，并与所述第一微带线连接；

所述第二四分之一波长传输线位于所述第二放大器的输出端，并与所述第四微带线连接。

上述方案中，所述功率放大器的电路中的第一放大器、第一微带线、第二微带线以及第一四分之一波长传输线四者串联，形成第一支路；

所述第二放大器、第三微带线、第四微带线以及第二四分之一波长传输线四者串联，形成第二支路；且所述第一支路与所述第二支路并联。

以上所述仅是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明实施例的保护范围。

Claims (8)

1.一种功率放大器电路，其特征在于，所述电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，

所述第二微带线的阻抗和线宽根据所述功率放大器电路的输出阻抗设置；

所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第二放大器、与所述第二放大器的输入端连接的第三微带线、以及与所述第二放大器的输出端连接的第四微带线。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第一四分之一波长传输线；第二四分之一波长传输线；

其中，所述第一四分之一波长传输线位于所述第一放大器的输入端，并与所述第一微带线连接；

所述第二四分之一波长传输线位于所述第二放大器的输出端，并与所述第四微带线连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一放大器、第一微带线、第二微带线以及第一四分之一波长传输线四者串联，形成第一支路；

所述第二放大器、第三微带线、第四微带线以及第二四分之一波长传输线四者串联，形成第二支路；且所述第一支路与所述第二支路并联。

5.一种功率放大器，其特征在于，所述功率放大器的电路包括：第一放大器、与所述第一放大器的输入端连接的第一微带线、以及与所述第一放大器的输出端连接的第二微带线；其中，

所述第二微带线的阻抗和线宽根据所述功率放大器电路的输出阻抗设置；

所述第一放大器为辅助功放对应的放大器。

6.根据权利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器的电路还包括：第二放大器、与所述第二放大器的输入端连接的第三微带线、以及与所述第二放大器的输出端连接的第四微带线。

7.根据权利要求6所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器的电路还包括：第一四分之一波长传输线；第二四分之一波长传输线；

其中，所述第一四分之一波长传输线位于所述第一放大器的输入端，并与所述第一微带线连接；

所述第二四分之一波长传输线位于所述第二放大器的输出端，并与所述第四微带线连接。

8.根据权利要求7所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器的电路中的第一放大器、第一微带线、第二微带线以及第一四分之一波长传输线四者串联，形成第一支路；

所述第二放大器、第三微带线、第四微带线以及第二四分之一波长传输线四者串联，形成第二支路；且所述第一支路与所述第二支路并联。