CN106208971A - 多赫蒂功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多赫蒂功率放大器。根据本发明构思的示例性实施例的多赫蒂功率放大器可包括：功率分配器，将输入信号分解为第一分解信号和第二分解信号；载波放大器，放大所述第一分解信号；峰化放大器，放大所述第二分解信号，其中，所述功率分配器按照以下方式来分解所述输入信号，所述方式为：所述第一分解信号与所述第二分解信号的比值根据所述输入信号的功率而彼此不同。

Description

多赫蒂功率放大器

本申请要求于2015年5月29日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0076637号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国申请的公开通过引用包含于此。

技术领域

本发明构思涉及一种多赫蒂(Doherty)功率放大器。

背景技术

已经产生对于具有高水平效率的功率放大器的需求，以便通过降低电池功率损耗实现电子装置的长期使用。为了满足对于功率放大器的高水平效率的需求，Doherty功率放大器已被广泛使用。

在这样的Doherty功率放大器中，适当地向载波放大器和峰化放大器分配输入信号以便获得高水平效率可能是重要的。

在根据相关领域的Doherty功率放大器中，可使用λ/4线路向载波放大器和峰化放大器分配输入信号。然而，在这种根据相关领域的Doherty功率放大器中，输入信号的功率水平可被持续地、等同地分配到载波放大器和峰化放大器。因此，在峰化放大器不工作的情况下，可能无需将功率转移到峰化放大器。

发明内容

本发明构思的一个方面提供了一种多赫蒂功率放大器，所述多赫蒂功率放大器根据输入信号的功率级的变化来改变所述输入信号的转移到载波放大器和峰化放大器的功率级。

根据本发明构思的一个方面，一种多赫蒂功率放大器可包括：功率分配器，将输入信号分解为第一分解信号和第二分解信号；载波放大器，放大所述第一分解信号；峰化放大器，放大所述第二分解信号，其中，所述功率分配器按照以下方式来分解所述输入信号，所述方式为：所述第一分解信号与所述第二分解信号的比值根据所述输入信号的功率级而彼此不同。

根据本发明构思的另一个方面，一种多赫蒂功率放大器可包括：功率分配器，将输入信号分解为第一分解信号和第二分解信号；载波放大器，放大所述第一分解信号；峰化放大器，放大所述第二分解信号；其中，所述多赫蒂功率放大器包括：第一变压器，输出所述第一分解信号，第二变压器，输出所述第二分解信号。

附图说明

通过下面参照附图进行的详细描述，本发明构思的以上和其它方面、特征和其它优势将更清楚地被理解，其中：

图1是根据本发明构思的示例性实施例的Doherty功率放大器的框图；

图2是在图1中示出的Doherty功率放大器的电路图；

图3是示出在图1中示出的功率分配器的示例的电路图；

图4是示出在图3中示出的晶体管的电阻值的曲线图；

图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的在Doherty功率放大器中的载波放大路径的函数和峰化放大路径的函数的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来如下描述本发明构思的实施例。

然而，本发明构思可用许多不同形式举例说明并且不应该被解释为局限于在此阐述的特定实施例。更确切地，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。

贯穿本说明书，将理解的是，当元件(诸如，层、区域或晶片(基片))被称作“在另一元件上”、“连接到”、或者“结合到”另一元件时，该元件可以直接“在另一元件上”、“连接到”、或者“结合到”其它元件，或者可能存在介入其中间的其它元件。相反地，当元件被称作“直接在另一元件上”、“直接连接到”、或者“直接结合到”另一元件时，不存在介入其中间的元件或层。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和全部组合。

将清楚的是，尽管在这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语只是用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一个构件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可被命名为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”等来描述如图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，除了在图中描述的方位之外，空间相对术语意在还包含装置在使用或操作时的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“上方”或“上面”的元件随后将被定位为在其它元件或特征“下方”或“下面”。因此，术语“上方”可以包含根据附图的特定方向的上方和下方的两种方位。所述装置可以被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并且可相应地解释这里使用的空间相对描述符。

这里使用的术语只是用于描述特定实施例，而不意图限制本发明构思。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该/所述”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。

以下，将参照示出本发明构思的实施例的示意图来描述本发明构思的实施例。例如，在附图中，由于制造技术和/或容差，示出的形状的变型可被估计。因此，本发明构思的实施例不应被解释为受限于在此示出的特定形状的区域，例如，以包括在制造上导致的形状上的改变。下面的实施例还可由一个实施例或者其结合构成。

下面描述的本发明构思的内容具有各种配置，且在此仅提供需求的配置，但不限于此。

图1是根据本发明构思的示例性实施例的Doherty功率放大器的框图。

参照图1，Doherty功率放大器100可包括功率分配器110、载波放大器120和峰化放大器130。

功率分配器110可将输入信号分解为第一分解信号DS1和第二分解信号DS2。

在示例性实施例中，功率分配器110可按照以下方式来分解输入信号，所述方式为第一分解信号DS1与第二分解信号DS2的比值根据输入信号的功率级而彼此不同。

在示例性实施例中，功率分配器110可使用多个变压器来输出第一分解信号DS1和第二分解信号DS2。

将参考图2至图3来进一步地描述功率分配器110的各种示例。

第一分解信号DS1可被输出到载波放大器120，且载波放大器120可放大第一分解信号DS1。

第二分解信号DS2可被输出到峰化放大器130，且峰化放大器130可放大第二分解信号DS2。

从载波放大器120输出的载波放大信号和从峰化放大器130输出的峰化放大信号可由匹配电路等进行后处理，以进行输出。然而，由于在载波放大器120和峰化放大器130的输出端之后的配置可根据实施例进行不同的改进，所以可能不特别受限于本发明构思。

图2是在图1中示出的Doherty功率放大器的电路图。

参照图2，Doherty功率放大器100可包括功率分配器110、载波放大器120和峰化放大器130。

根据示例性实施例，Doherty功率放大器100还可包括激励放大器140。从激励放大器140输出的信号(在此，称作“输入信号”)可被输入到功率分配器110。

功率分配器110可接收输入信号，且可向载波放大器120或者向载波放大器120和峰化放大器130提供分解信号。

功率分配器110可按照以下方式分解输入信号，所述方式为第一分解信号与第二分解信号的比值根据输入信号的功率级而彼此不同。例如，根据输入信号的大小，可仅通过载波放大路径(路径1)来执行放大，或者，可通过载波放大路径(路径1)和峰化放大路径(路径2)两者来执行放大。

在示例性实施例，当输入信号的功率级的大小小于阈值，功率分配器110可将输入信号作为第一分解信号进行输出。也就是说，当输入信号的功率级小于阈值时，功率分配器110可向载波放大器120提供输入信号。

在示例性实施例中，当输入信号的功率级的大小等于或大于阈值时，功率分配器110可等同地将输入信号分解为第一分解信号和第二分解信号。也就是说，当输入信号的功率级等于或大于阈值时，功率分配器110可等同地将输入信号分解为分解信号，并向载波放大器120和峰化放大器130提供分解信号。

在说明书中，术语“等于或等同”不仅仅意味着多个数值彼此恰好完全相同的情况，而且可包括在多个数值中存在预定的小差异的情况。例如，甚至是在实际电路配置中由于误差而产生差异的情况，或者由于在具有非常大的电阻值的路径中存在电容器而产生影响等的情况，这样的情况可以在术语“等于或等同”的范围内。

功率分配器110可包括变压器。功率分配器110可使用变压器输出第一分解信号和第二分解信号。

在示例性实施例中，功率分配器110可包括输出第一分解信号的第一变压器111和输出第二分解信号的第二变压器112。

如在示例性实施例示出的，第一变压器111可在初级侧串联连接到第二变压器112。

在示例性实施例中，第一变压器111可包括具有固定电容的第一谐振回路，且第二变压器112可包括具有可变电容的第二谐振回路。如在示例性实施例中示出的，第一变压器111可包括包含固定电容器C₁的谐振回路，且第二变压器112可包括包含可变电容器C_V的谐振回路。

图3是示出在图1中示出的功率分配器的示例的电路图，以下，将参照图3做出描述。

第一变压器111可包括电容器C₁。

在第二变压器112中，第一电容器C_V1、第二电容器C_V2和晶体管R_T1可提供可变电容。

第二变压器112可包括次级线圈、第一电容器C_V1、第二电容器C_V2、晶体管R_T1，其中，第一电容器C_V1并联连接到次级线圈，第二电容器C_V2的一端连接到第一电容器C_V1的一端，晶体管R_T1的一端连接到第二电容器C_V2的另一端且晶体管R_T1的另一端连接到第一电容器C_V1的另一端。可对晶体管R_T1的栅极端施加偏置电压。

这里，第二变压器112的第一电容器C_V1和第一变压器111的电容器C₁可具有相同的电容。

晶体管R_T1可具有根据输入信号的功率级变化的电阻值。图4是示出在图3中示出的晶体管的电阻值的曲线图，如在图4中示出的，晶体管R_T1的电阻值可根据输入信号的功率级来不同的形成。例如，当输入信号的功率级低时，晶体管R_T1可具有17欧姆(Ω)，而当输入信号的功率级高时，晶体管R_T1可具有196欧姆。

参照图4，晶体管R_T1被示出为具有根据输入信号的功率级的指数函数的形式的电阻值。然而，根据示例性实施例，可基于预定阈值按照晶体管R_T1具有第一电阻值或第二电阻值的方式来做出改变，例如，当输入信号的功率级小于所述阈值时，晶体管R_T1可具有17欧姆(Ω)，而当输入信号的功率级等于或大于所述阈值时，晶体管R_T1可具有196欧姆。

下面的数学等式1是含义为晶体管的Y参数的虚部的公式。

[数学等式1]

$Imag\left(Yeq\right)={\mathrm{jwC}}_{V1}+\frac{{\mathrm{jwC}}_{V2}}{1+w^2{R}^2{C_{V2}}^2}$

在如上面描述的示例中，根据输入信号的功率级的大小，晶体管R_T1的电阻值可从17欧姆变化到196欧姆。

如上面描述的，晶体管R_T1的电阻值可根据输入信号的功率级进行不同地改变。这种改变的原因是晶体管R_T1的工作区是根据输入信号的功率级改变的。

也就是说，当输入信号的功率级低时，晶体管R_T1可一直导通在三极管区，而当输入信号的功率级高时，晶体管R_T1可反复工作以达到在截止区或饱和区的断开状态。按照这种方式，晶体管R_T1的电阻值可被改变。

在电阻元件上的这种改变可改变Y参数的虚部。

通过示例的方式，当电阻值小(诸如，17欧姆)时，可示出的是，所述Y参数分量受到第一电容器C_V1和第二电容器C_V2的总和值的影响。

通过另一示例的方式，当电阻值大(诸如，196欧姆)时，由于第二电容器C_V2产生的对Y参数的影响可能可忽略地低，因此，Y参数仅受到第一电容器C_V1的电容的影响。

如上面描述的，电容的改变可能是允许的，且可影响次级侧线圈(即，电感器)和谐振。也就是说，当输入信号的功率级增大时，可变电容值可能减小，从而谐振频率的值逐渐地增大。相应地，几乎相等的功率级可被转移到载波放大器120和峰化放大器130。

也就是说，当输入信号的功率级低时，第二变压器112的电容可能具有第一电容器C_V1和第二电容器C_V2的总和值。此外，由于电容器连同电感器产生的谐振频率可形成为在输入信号的频率之外的范围。因此，功率的转移可能不会在输入信号的频率下被执行。这里，产生谐振频率的情况意味着功率的转移在相应的谐振频率下平稳被执行。因此，当输入信号的功率级低时，因为第二变压器112的输出不存在，所以峰化放大器130可不工作。

通过示例的方式，在输入信号的频率是1.85GHz、第二变压器112的电感器的值是3nH、第一电容器C_V1的值是2.5pF且第二电容器C_V2的值是8pF的情况下，当输入信号的功率级低时，3nH的电感和10.5pF的电容可能出现，从而导致谐振频率为0.9GHz的出现，而当输入信号的功率级高时，3nH的电感和2.5pF的电容可能出现，从而导致谐振频率为1.85GHz的出现。

下面的数学等式2是谐振频率、电感器和电容器的值之间的相关性等式。

[数学等式2]

(频率是谐振频率(Hz))

当输入信号的功率级高时，第二变压器112的电容可由第一电容器C_V1来确定，因此，第二变压器112的谐振频率可形成为与输入信号的频率相同。此外，当第二变压器112的第一电容器C_V1和第一变压器111的电容器C₁具有相同的电容时，第一变压器111和第二变压器112可具有相同的谐振回路，从而，输入信号可被等同地分解且分解信号可被输出。

图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的在Doherty功率放大器中的载波放大路径(路径1)的函数和峰化放大路径(路径2)的函数的曲线图。

当相等的功率级被转移到载波放大路径(路径1)和峰化放大路径(路径2)时，示出了-3dB和-3dB的数值可被确认。

另一方面，当输入信号的功率级低、小于阈值时，可以确定的是，-2.34dB的值被转移到载波放大路径(路径1)，且-13.74dB的值被转移到峰化放大路径(路径2)。这样做的原因是当在与输入信号的频率不相同的频带中产生LC谐振频率时，转移到峰化放大路径(路径2)的功率可能受阻。

与此同时，当输入信号的功率级高、等于或大于所述阈值时，可以确定的是，-4.15dB的值被转移到载波放大器路径(路径1)，且-4.67dB的值被转移到峰化放大器路径(路径2)，几乎相等的功率级被分配给两条路径。形成低于上面描述的-3dB的数值的原因是在变压器中发生了损耗。

如上所述，根据本发明构思的示例性实施例，即使在输入信号的功率级改变的情况下，可提供高水平的效率。

虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (16)

1.一种多赫蒂功率放大器，包括：

功率分配器，将输入信号分解为第一分解信号和第二分解信号；

载波放大器，放大所述第一分解信号；

峰化放大器，放大所述第二分解信号，

其中，所述功率分配器按照以下方式来分解所述输入信号，所述方式为：所述第一分解信号与所述第二分解信号的比值根据所述输入信号的功率级而彼此不同。

2.根据权利要求1所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级小于阈值时，所述功率分配器将所述输入信号作为所述第一分配信号进行输出。

3.根据权利要求1所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级等于或大于阈值时，所述功率分配器将所述输入信号等同地分解为所述第一分解信号和所述第二分解信号。

4.根据权利要求1所述的多赫蒂功率放大器，其中，所述多赫蒂功率放大器包括：

第一变压器，输出所述第一分解信号，

第二变压器，输出所述第二分解信号。

5.根据权利要求4所述的多赫蒂功率放大器，其中，所述第一变压器在初级侧串联连接到所述第二变压器。

6.根据权利要求4所述的多赫蒂功率放大器，其中，所述第一变压器包括具有固定电容的第一谐振回路，

所述第二变压器包括具有可变电容的第二谐振回路。

7.根据权利要求6所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级小于阈值时，所述第二谐振回路具有与所述输入信号的频率不同的谐振频率。

8.根据权利要求6所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级等于或大于阈值时，所述第二谐振回路具有与所述输入信号的频率相近的谐振频率。

9.根据权利要求4所述的多赫蒂功率放大器，其中，所述第二变压器包括：

次级线圈；

第一电容器，并联连接到所述次级线圈；

第二电容器，所述第二电容器的一端连接到所述第一电容器的一端；

晶体管，所述晶体管的一端连接到所述第二电容器的另一端，所述晶体管的另一端连接到所述第一电容器的另一端。

10.根据权利要求9所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级小于阈值时，所述晶体管工作在三极管区。

11.根据权利要求9所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级等于或大于阈值时，所述晶体管工作在截止区或饱和区。

12.一种多赫蒂功率放大器，包括：

功率分配器，将输入信号分解为第一分解信号和第二分解信号；

载波放大器，放大所述第一分解信号；

峰化放大器，放大所述第二分解信号；

其中，所述多赫蒂功率放大器包括：

第一变压器，输出所述第一分解信号，

第二变压器，输出所述第二分解信号，

其中，所述第一变压器在初级侧串联连接到所述第二变压器。

13.根据权利要求12所述的多赫蒂功率放大器，其中，所述第一变压器包括具有固定电容的第一谐振回路，

所述第二变压器包括具有可变电容的第二谐振回路。

14.根据权利要求13所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级小于阈值时，第二谐振回路具有与所述输入信号的频率不同的谐振频率；当所述输入信号的功率级等于或大于阈值时，第二谐振回路具有与所述输入信号的频率相近的谐振频率。

15.根据权利要求12所述的多赫蒂功率放大器，其中，所述第二变压器包括：

次级线圈；

第一电容器，并联连接到所述次级线圈；

第二电容器，所述第二电容器的一端连接到所述第一电容器的一端；

晶体管，所述晶体管的一端连接到所述第二电容器的另一端，所述晶体管的另一端连接到所述第一电容器的另一端。

16.根据权利要求15所述的多赫蒂功率放大器，其中，当所述输入信号的功率级小于阈值时，所述晶体管工作在三极管区；当所述输入信号的功率级等于或大于阈值时，所述晶体管工作在截止区或饱和区。