CN111049480A - 一种提高Doherty功放线性效率的方法及装置 - Google Patents

一种提高Doherty功放线性效率的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高Doherty功放线性效率的方法及装置，包括输入功分器将输入信号分为两路输入，一路为主功放支路，另一路为辅功放支路；耦合部分输入信号进入包络采样器对输入信号的包络进行采样；依据包络采样器得到的输入信号包络，电压调制器按照电压调制规则分别对主功放和辅功放的电压进行调制；主功放支路和辅功放支路上的信号经过主功放和辅功放放大后，经输出合路器后输出。本发明按照电压调制器的电压调制规则对Doherty功放的主功放和辅功放的电压进行调制，使其随输入信号幅度变化，这样功放一直工作在高效率区域，从而显著提升功放效率，能够在较大的功率范围内获得最高的Doherty功放效率。

Description

一种提高Doherty功放线性效率的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种提高Doherty功放线性效率的方法及装置。
背景技术
为了提高无线通信系统的覆盖范围，需要采用功率放大器将通信系统的信号进行放大输出至天线。功率放大器工作时随输出功率增大，效率逐渐提高，到达饱和时效率达到最高。为了提高提升信息传输速率，现代无线通信系统采用峰均比较高的调制信号。为了避免信号产生失真，影响信息传输的准确性，通信系统中的功率放大器需要工作在回退状态。
为了提高功放的回退效率，现代无线通信系统中多采用Doherty功放。Doherty功放由主功放和辅功放两路构成，其中主功放用于放大信号的绝大部分，辅功放用于放大信号的峰值部分，主功放偏置在AB类，辅功放偏置在C类，在平均功率处，只有主功放工作，且此时主功放负载阻抗为高效率阻抗，从而提升了功放的回退效率；在峰值功率处，主功放和辅功放同时工作，此时主功放的负载阻抗受辅功放调制，主功放负载阻抗为高功率阻抗，从而提高了功放的饱和功率，保证了不同幅度的信号都能被线性放大。如上所述，Doherty功放提高了信号幅度接近平均功率时的效率，但是在信号幅度偏离平均功率较大时，Doherty功放效率仍然较低，功放效率仍有提升空间。
因此，为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种提高Doherty功放线性效率的方法及装置，本发明利用电压调制器对Doherty功放的主功放和辅功放的电压进行调制，使其随输入信号幅度变化，这样功放一直工作在高效率区域，从而提升功放效率。
发明内容
本发明的一个目的提供一种提高Doherty功放线性效率的方法，包括：
输入功分器将输入信号分为两路输入，一路为主功放支路，另一路为辅功放支路；
耦合部分输入信号进入包络采样器对输入信号的包络进行采样；
依据包络采样器得到的输入信号包络，电压调制器按照电压调制规则分别对主功放和辅功放的电压进行调制；
主功放支路和辅功放支路上的信号经过主功放和辅功放放大后，经输出合路器后输出。
采用以上技术方案，输入信号在分别进入主功放和辅功放前进行相位补偿和延时，使主功放和辅功放放大信号时与电压调制器的输出电压同步。
采用以上技术方案，所述电压调制器的电压调制规则通过比较信号幅度与累计平均功率的关系实施对应的电压调制动作，具体内容如下：
在信号幅度低于累计平均功率时，调整主功放的供电电压，使主功放一直工作在接近饱和的线性区，辅功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率；
在信号幅度高于累计平均功率时，调整辅功放的供电电压，使辅功放一直工作在接近饱和的线性区，主功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率。
采用以上技术方案，所述主功放进行负载调制以实现主功放在平均功率处的效率提升。
采用以上技术方案，所述主功放支路和辅功放支路的相位差异进行相位补偿以保证合路输出时Doherty功放的性能。
本发明的另一个目的是提供一种提高Doherty功放线性效率的装置，包括：
输入功分器，用于将输入信号分为两路分别输入至主功放支路和辅功放支路；
包络采样器，用于对当前时刻耦合的输入信号进行包络采样；
电压调制器，用于依据包络采样器得到的输入信号包络，并按照电压调制规则对主功放和辅功放的电压进行调制；
输出合路器，用于实现主功放支路和辅功放支路合路输出。
采用以下技术方案，所述主功放和辅功放的输入端均设有相位补偿与延时网络，通过相位补偿与延时网络对输入信号在分别进入主功放和辅功放前进行相位补偿和延时，使主功放和辅功放放大信号时与电压调制器的输出电压同步。
采用以下技术方案，所述电压调制器的电压调制规则通过比较信号幅度与累计平均功率的关系实施对应的电压调制动作，具体内容如下：
在信号幅度低于累计平均功率时，调整主功放的供电电压，使主功放一直工作在接近饱和的线性区，辅功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率；
在信号幅度高于累计平均功率时，调整辅功放的供电电压，使辅功放一直工作在接近饱和的线性区，主功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率。
采用以下技术方案，所述主功放的输出端设有阻抗变换器，用于对主功放进行负载调制以实现主功放在平均功率出的效率提升。
采用以下技术方案，该装置还包括相位补偿网络，用于对主功放支路和辅功放支路的相位差异进行相位补偿以保证合路输出时Doherty功放的性能。
本发明的有益效果：本发明按照电压调制器的电压调制规则对Doherty功放的主功放和辅功放的电压进行调制，使其随输入信号幅度变化，这样功放一直工作在高效率区域，从而显著提升功放效率，能够在较大的功率范围内获得最高的Doherty功放效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的流程示意图。
图2是本发明实施例2的结构示意框图。
图中标号说明：1、输入功分器；2、包络采样器；3、电压调制器；4、输出合路器；5、相位补偿与延时网络；6、阻抗变换器；7、相位补偿网络；8、主功放；9、辅功放。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
参照图1所示，本发明的一个实施例提供了一种提高Doherty功放线性效率的方法，包括：
S1.将输入信号分为两路输入，一路为主功放8支路，另一路为辅功放9支路，输入信号经输入功分器1和相位补偿网络7进入主功放8和辅功放9；
S2.耦合部分输入信号进入包络采样器2对输入信号的包络进行采样；
S3.依据包络采样器2得到的输入信号包络，电压调制器3按照电压调制规则分别对主功放8和辅功放9的电压进行调制，通过比较信号幅度与累计平均功率的关系实施对应的电压调制动作，在信号幅度低于累计平均功率时，调整主功放8的供电电压，使主功放8一直工作在接近饱和的线性区，辅功放9的电压不变，也就是辅功放9电压为其额定工作电压，以获得最高的Doherty功放效率；在信号幅度高于累计平均功率时，调整辅功放9的供电电压，使辅功放9一直工作在接近饱和的线性区，主功放8的电压不变，也就是主功放8电压为其额定工作电压，以获得最高的Doherty功放效率；
S4.主功放8支路和辅功放9支路上的信号经过主功放8和辅功放9放大后，经输出合路器4后输出。
需要注意的是，在信号幅度低于累计平均功率时，Doherty功放只有主功放8工作，改变辅功放9的供电电压对Doherty功放的整体性能没有提升，而且改变辅功放9的供电电压会使得辅功放9的输出阻抗会发生变化，就会影响主功放8的工作状态，降低主功放8的性能，因此在某一时刻信号幅度低于累计平均功率时，只改变主功放8的供电电压，使主功放8一直工作在接近饱和的线性区，能够获得最高的Doherty功放效率；
在信号幅度高于累计平均功率时，Doherty功放主功放8和辅功放9同时工作，此时主功放8工作在接近饱和的线性区，效率较高，而辅功放9工作在回退区域，效率偏低，因此调整辅功放9的供电电压，使辅功放9一直工作在接近饱和的线性区，能够获得最高的Doherty功放效率。
实施例2
参照图2所示，本发明的另一个实施例提供了一种提高Doherty功放线性效率的装置，包括输入功分器1、包络采样器2、电压调制器3、输出合路器4、相位补偿与延时网络5、阻抗变换器6和相位补偿网络7，下面对该装置的每一部分进行具体详细的阐述：输入功分器1用于将输入信号分为两路分别输入至主功放8支路和辅功放9支路；包络采样器2用于对当前时刻耦合的输入信号进行包络采样；电压调制器3用于依据包络采样器2得到的输入信号包络，并按照电压调制规则对主功放8和辅功放9的电压进行调制；输出合路器4用于实现主功放8支路和辅功放9支路合路输出；相位补偿与延时网络5设于主功放8和辅功放9的输入端，通过相位补偿与延时网络5对输入信号在分别进入主功放8和辅功放9前进行相位补偿和延时，使主功放8和辅功放9放大信号时与电压调制器3的输出电压同步；阻抗变换器6设于主功放8的输出端，用于对主功放8进行负载调制以实现主功放8在平均功率出的效率提升；相位补偿网络7用于对主功放8支路和辅功放9支路的相位差异进行相位补偿以保证合路输出时Doherty功放的性能。
在本实施例中，电压调制器3根据包络采样器2得到的输入信号包络，对主功放8或辅功放9的电压进行调制，若某一时刻信号幅度小于信号的累计平均值，则对主功放8的供电电压进行调制，使主功放8在当前时刻工作在接近饱和的线性区，辅功放9电压不变，为辅功放9的额定工作电压；若某一时刻信号幅度大于信号的累计平均值，则对辅功放9的供电电压进行调制，使辅功放9在当前时刻工作在接近饱和的线性区，主功放8电压不变，为主功放8的额定工作电压，这样能够在较大的功率范围内获得最高的Doherty功放效率。
在本实施例中，主功放8和辅功放9支路的相位补偿与延时网络5需要分别根据主功放8支路、辅功放9支路与电压调制器3支路延时的不同对信号进行延时，保证信号到达主功放8与辅功放9时，电压调制器3提供给主功放8与辅功放9的供电电压是合适的。同时还要根据Doherty功放的工作原理，补偿主功放8支路和辅功放9支路输出端的相位差异，获得良好的Doherty功放性能。
本发明的有益效果：本发明按照电压调制器的电压调制规则对Doherty功放的主功放和辅功放的电压进行调制，使其随输入信号幅度变化，这样功放一直工作在高效率区域，从而显著提升功放效率，能够在较大的功率范围内获得最高的Doherty功放效率。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种提高Doherty功放线性效率的方法，其特征在于，包括：
输入功分器将输入信号分为两路输入，一路为主功放支路，另一路为辅功放支路；
耦合部分输入信号进入包络采样器对输入信号的包络进行采样；
依据包络采样器得到的输入信号包络，电压调制器按照电压调制规则分别对主功放和辅功放的电压进行调制；
主功放支路和辅功放支路上的信号经过主功放和辅功放放大后，经输出合路器后输出。
2.如权利要求1所述的一种提高Doherty功放线性效率的方法，其特征在于：输入信号在分别进入主功放和辅功放前进行相位补偿和延时，使主功放和辅功放放大信号时与电压调制器的输出电压同步。
3.如权利要求1所述的一种提高Doherty功放线性效率的方法，其特征在于：所述电压调制器的电压调制规则通过比较信号幅度与累计平均功率的关系实施对应的电压调制动作，具体内容如下：
在信号幅度低于累计平均功率时，调整主功放的供电电压，使主功放一直工作在接近饱和的线性区，辅功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率；
在信号幅度高于累计平均功率时，调整辅功放的供电电压，使辅功放一直工作在接近饱和的线性区，主功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率。
4.如权利要求1所述的一种提高Doherty功放线性效率的方法，其特征在于：所述主功放进行负载调制以实现主功放在平均功率处的效率提升。
5.如权利要求1所述的一种提高Doherty功放线性效率的装置，其特征在于：所述主功放支路和辅功放支路的相位差异进行相位补偿以保证合路输出时Doherty功放的性能。
6.一种提高Doherty功放线性效率的装置，其特征在于：使用如权利要求1至5任意一项所述的提高Doherty功放线性效率的方法，该装置包括：
输入功分器，用于将输入信号分为两路分别输入至主功放支路和辅功放支路；
包络采样器，用于对当前时刻耦合的输入信号进行包络采样；
电压调制器，用于依据包络采样器得到的输入信号包络，并按照电压调制规则对主功放和辅功放的电压进行调制；
输出合路器，用于实现主功放支路和辅功放支路合路输出。
7.如权利要求6所述的一种提高Doherty功放线性效率的装置，其特征在于：所述主功放和辅功放的输入端均设有相位补偿与延时网络，通过相位补偿与延时网络对输入信号在分别进入主功放和辅功放前进行相位补偿和延时，使主功放和辅功放放大信号时与电压调制器的输出电压同步。
8.如权利要求6所述的一种提高Doherty功放线性效率的装置，其特征在于：所述电压调制器的电压调制规则通过比较信号幅度与累计平均功率的关系实施对应的电压调制动作，具体内容如下：
在信号幅度低于累计平均功率时，调整主功放的供电电压，使主功放一直工作在接近饱和的线性区，辅功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率；
在信号幅度高于累计平均功率时，调整辅功放的供电电压，使辅功放一直工作在接近饱和的线性区，主功放的电压不变，以获得最高的Doherty功放效率。
9.如权利要求6所述的一种提高Doherty功放线性效率的装置，其特征在于：所述主功放的输出端设有阻抗变换器，用于对主功放进行负载调制以实现主功放在平均功率出的效率提升。
10.如权利要求6所述的一种提高Doherty功放线性效率的装置，其特征在于：该装置还包括相位补偿网络，用于对主功放支路和辅功放支路的相位差异进行相位补偿以保证合路输出时Doherty功放的性能。
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