CN115913128B - 多尔蒂功率放大器、射频芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种多尔蒂功率放大器、射频芯片及电子设备，其中，所述多尔蒂功率放大器包括：主放大器，所述主放大器的输入端与多尔蒂功率放大器的输入端连接；辅助放大器，所述辅助放大器的输入端与多尔蒂功率放大器的输入端连接；合路电路，所述合路电路的输入端与所述主放大器的输出端连接，所述合路电路的输出端与所述辅助放大器的输出端连接；所述合路电路用于对所述主放大器进行阻抗匹配，并对所述主放大器的输出信号进行相移；阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路连接在所述合路电路的输出端和多尔蒂功率放大器的输出端之间。

Description

多尔蒂功率放大器、射频芯片及电子设备

技术领域

本申请涉及功率放大器技术领域，尤其涉及一种多尔蒂功率放大器、射频芯片及电子设备。

背景技术

在射频前端系统中，功率放大器是决定系统能耗效率的关键部件。近来，多尔蒂(Doherty)功率放大器因其高效率和容易实现的优点，已经成为基站和移动终端的关注焦点。

为了满足天线传输需求，输出匹配需要将阻抗匹配到传输功率，以达到较佳的传输性能。因此，相关的多尔蒂功率放大器中，将每一路通路中的放大器均先匹配到传输阻抗，合路后通过阻抗匹配电路再次匹配到传输阻抗进行传输，因此，通常需要更多的阻抗匹配和移相网络元件，以满足将晶体管匹配到较高阻抗的要求。因此相关技术采用的多尔蒂功率放大器既增加了成本，又不利于移动终端小型化的需求，同时还增加了调试的复杂性和低产品率。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种多尔蒂功率放大器、射频芯片及电子设备。

本申请实施例提供了一种多尔蒂功率放大器，包括：

主放大器，所述主放大器的输入端与多尔蒂功率放大器的输入端连接；辅助放大器，所述辅助放大器的输入端与多尔蒂功率放大器的输入端连接；

合路电路，所述合路电路的输入端与所述主放大器的输出端连接，所述合路电路的输出端与所述辅助放大器的输出端连接；所述合路电路用于对所述主放大器进行阻抗匹配，并对所述主放大器的输出信号进行相移；

阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路连接在所述合路电路的输出端和多尔蒂功率放大器的输出端之间。

本申请实施例还提供了一种射频芯片，包括本申请实施例提供的任一项所述的多尔蒂功率放大器。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括本申请实施例提供的任一项所述的多尔蒂功率放大器，或者，本申请实施例提供的所述的射频芯片。

本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器，其辅助放大器不需阻抗匹配和移相网络，并且主放大器，无需通过合路器将阻抗匹配至传输阻抗，本申请中的多尔蒂功率放大器在合路之后将阻抗提高至传输阻抗，拓扑简单，且具有低成本、小型化的优势。

进一步的，本申请实施例所述的合路电路和阻抗匹配电路均为宽带匹配。

附图说明

图1为相关技术提供的多尔蒂功率放大器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器的第一示例的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器的第二示例的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的射频芯片的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

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。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。

为便于理解本申请实施例的技术方案，以下对本申请实施例的相关技术进行说明，以下相关技术作为可选方案与本申请实施例的技术方案可以进行任意结合，其均属于本申请实施例的保护范围。

在射频前端系统中，功率放大器是决定系统能耗效率的关键部件，近来，多尔蒂功率放大器架构因其在宽功率动态范围内有高功率附加效率，已不仅是基站的关注焦点，并且还是移动终端的关注焦点。多尔蒂功率放大器架构的高效率和相对容易实现的优点使得所其架构对于当前和下一代无线系统来说是合乎需要的。

图1为相关技术提供的多尔蒂功率放大器的结构示意图。

如图1所示，多尔蒂功率放大器100主要由主放大器/载波放大器(MainAmplifier/Carrier Amplifier)和辅助放大器/峰值放大器(Auxiliary Amplifier/PeakAmplifier)以及阻抗匹配及相位偏移电路组成。主放大器101输出端和辅助放大器102输出端后面均连接有四分之一波长线，主放大器101输出端后还连接有主阻抗电路103和主相位偏移电路104；辅助放大器102的输出端后还连接有辅助阻抗电路105和辅助相位偏移电路106。所述主相位偏移电路104和辅助相位偏移电路106的输出信号合路后，经合路后的阻抗匹配电路107连接到多尔蒂功率放大器的输出端。

其中，主放大器101工作在AB类，辅助放大器102工作在B类或C类。具体的，主放大器101一直工作，辅助放大器102到设定的峰值才工作。图1中，主放大器101后面设置有用于阻抗变换的四分之一波长线，其目的为辅助放大器102工作时，减小主放大器101的阻抗，保证辅助放大器102工作的时候，多尔蒂功率放大器的有源负载阻抗变低，进而提高主放大器101的输出电流。为了实现主放大器、辅助放大器各自所需要的阻抗变换需求，两个放大器后面都连接有相移网络。

上述多尔蒂功率放大器在移动终端的应用示例存在以下缺陷：

首先，为了满足天线传输需求，输出匹配需要将较低的阻抗提高到传输阻抗，通常为50欧，以达到较佳的传输性能。相关的多尔蒂功率放大器中，通过主阻抗电路103、辅助阻抗电路105现将阻抗匹配匹配至50欧，合路后再通过阻抗匹配电路107将合路后的阻抗再次匹配到50欧，因此，多尔蒂功率放大器100通常需要较多的阻抗匹配和移相网络元件，以满足将晶体管匹配到较高阻抗的要求。基于上述原因，相关技术采用的多尔蒂功率放大器既增加了成本，又不利于移动终端小型化的需求，同时还增加了调试的复杂性和低产品率。

为了克服上述缺陷，本申请实施例提供了一种多尔蒂功率放大器，拓扑简单，且具有低成本、小型化的优势。

如图2所示，图2为本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器的结构示意图。所述多尔蒂功率放大器200，包括：

主放大器201，所述主放大器201的输入端与多尔蒂功率放大器200的输入端连接；

辅助放大器202，所述辅助放大器202的输入端与多尔蒂功率放大器200的输入端连接；

合路电路203，所述合路电路203的输入端与所述主放大器201的输出端连接，所述合路电路203的输出端与所述辅助放大器202的输出端连接；所述合路电路203用于对所述主放大器201进行阻抗匹配，并对所述主放大器201的输出信号进行相移；

阻抗匹配电路204，所述阻抗匹配电路204连接在所述合路电路203的输出端和多尔蒂功率放大器200的输出端之间。

本申请通过合路电路203将主放大器201、辅助放大器202工作时的阻抗匹配至主放大器201、辅助放大器202较优功率阻抗，再通过阻抗匹配电路304将合路阻抗匹配至传输阻抗，通常为50欧。由于主放大器201、辅助放大器202的较优功率阻抗较低，相比传统多尔蒂功率放大器，不仅省略了辅助放大器202支路上的匹配电路，且两支路上的放大器均无需先匹配到50欧，再通过阻抗匹

配电路匹配至50欧，因此本申请中的多尔蒂功率放大器200拓扑简单、且具有5低成本、小型化的优势。

一些实施例中，合路电路203将主放大器201、辅助放大器202的阻抗匹配到3～15欧，例如6欧、7欧、9欧、12欧。优选地，合路电路203将主放大器201、辅助放大器202的阻抗匹配到5～8欧。这样，相比匹配大50欧大幅度简化了电路结构。

0一些实施例中，合路电路203将主放大器201的输出信号相移90度。其他

实施例中，也可以相移其他角度，此处不作限制。

一些实施例中，合路电路203包括二级阻抗匹配网络。例如合路电路203为LCLC匹配电路；再如合路电路203为CLCL匹配电路；又如二级阻抗匹配

网络为双低通拓扑。此处不作限制。二级匹配电路提高了多尔蒂功率放大器的5带宽，从而更加符合5G需求。

如图3所示，其为本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器的第一示例的结构示意图。第一示例所示的多尔蒂功率放大器300中，包括主放大器301、辅助放大器302、合路电路303及阻抗匹配电路304。其中，所述合路电路303包括二级阻抗匹配网络。

0具体的，所述二级阻抗匹配网络包括第一电感306、第一电容305、第二电

感308和第二电容307；

所述第一电感306和所述第二电感308串联在所述主放大器301的输出端和所述辅助放大器302的输出端之间；

所述第一电容305的第一端连接到所述第一电感306的第一端，所述第一5电容305的第二端接地；

所述第二电容307的第一端连接到所述第二电感308的第一端，所述第二电容307的第二端接地。

第一电感306、第一电容305、第二电感308和第二电容307构成的CLCL型拓扑，能够实现良好的带宽匹配，从而更加符合5G宽带应用的需求。

一些实施例中，所述第一电容305为所述主放大器301的寄生电容。由此，可有效的减小所述合路电路303的面积。

为了进一步拓宽带宽，阻抗匹配电路可为变压器结构。

具体地，一些实施例中，如图3所示，第一示例的多尔蒂功率放大器300中，所述阻抗匹配电路304包括变压器；

所述变压器的第一绕组的第一末端连接到所述合路电路的输出端，所述变压器的第一绕组的第二末端接入电源，以为所述主放大器、所述辅助放大器馈电；

所述变压器的第二绕组的第一末端连接到所述多尔蒂功率放大器的输出端，所述变压器的第二绕组的第二末端接地。

实际应用中，利用变压器作为阻抗匹配电路304，不仅能够实现阻抗匹，并且相比传统匹配电路还可以拓宽放大器的带宽。

本实施例中，变压器的第一绕组的第二末端还可复用于接入电源，不需要再引入放大器中与电源连接的扼流电感，进一步简化了电路结构。需要说明的是，其他实施例中，第一绕组的第二末末端也可以接地，此时通过与放大器连接的扼流电感及电源实现对放大器的馈电及射频信号隔离功能。

一些实施例中，多尔蒂功率放大器，还包括第三电容，所述第三电容的第一端连接到所述辅助放大器的输出端，所述第三电容的第二板端接地。

具体地，如第一示例所示的多尔蒂功率放大器300，还包括第三电容309，所述第三电容309的第一端连接到所述辅助放大器302的输出端，所述第三电容309的第二板端接地。优选的，实际应用中，所述第三电容309为所述辅助放大器302的寄生电容，以达到最大化减小电路面积的目的。

一些实施例中，阻抗匹配电路可为带通滤波器。

具体地，图4为本申请实施例提供的多尔蒂功率放大器的第二示例的结构示意图。如图4所示，第二示例所示的多尔蒂功率放大器400中，包括主放大器401、辅助放大器402、合路电路403及阻抗匹配电路404。其中，所述所述阻抗匹配电路404包括带通匹配滤波器；

所述带通匹配滤波器包括第四电感405、第四电容406、第五电感408和第五电容407；

所述第四电感405和第五电容407串联在所述合路电路403的输出端和所述多尔蒂功率放大器400的输出端之间；

所述第四电容406的第一端连接到所述第四电感405和第五电容407之间，所述第四电容406的第二端接地；

所述第五电感408的第一端连接到所述多尔蒂功率放大器400的输出端，所述第五电感408的第二端接地。

其中，由第四电感405、第四电容406、第五电感408和第五电容407构成的LCCL型拓扑，能够实现良好的带宽匹配，从而更加符合5G宽带应用的需求。

进一步的，第二示例所示的多尔蒂功率放大器400中，还包括第六电容409和第六电感410；

所述第六电容409的第一端连接到所述辅助放大器402的输出端，所述第六电容409的第二端接地；

所述第六电感410的第一端连接到所述辅助放大器402的输出端，所述第六电感410的第二端用于接入电源，以为所述主放大器401、所述辅助放大器402馈电。

其中，由第六电容409和第六电感410构成的分路感应线圈，能够与辅助放大器402的晶体管的发射极接地输出电容谐振，使得多尔蒂功率放大器400在低功率输出时，辅助放大器402处于关断状态，其内阻趋近于无穷大，不影响主放大器401的性能。并且本实施例中，第六电感410可复用放大器内的扼流电感。

一些实施例中，合路电路中的电容也可以集成在主放大器模组或辅助放大器模组中，可以理解为放大器Die上，以利用片上电容高Q值，宽频响应的优势，提高产品的射频性能和良率。

一些实施例中，合路器中的其他器件可设置在基板上。

图5为本申请实施例提供的射频芯片的结构示意图，如图5所示，射频芯片500，包括上述任一实施例提供的多尔蒂功率放大器501。

所述射频芯片500还可以包括以下至少之一，天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)等。

图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备600包括上述任一实施例提供的多尔蒂功率放大器，或者，包括上述任一实施例提供的射频芯片601。

电子设备可以是以下之一：服务器、手机、平板电脑、带无线收发功能的电脑、掌上电脑、台式计算机、个人数字助理、便捷式媒体播放器、智能音箱、导航装置、智能手表、智能眼镜等可穿戴设备、数字TV、虚拟现实终端设备、增强现实终端设备、无人驾驶中的无线终端、远程手术中的无线终端、车联网中的车、车载设备、车载模块等。

需要说明的是：在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和电路，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的。在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的电路中还存在另外的相同要素。

本申请所提供的几个电路实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的电路实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的设备实施例。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种多尔蒂功率放大器，其特征在于，包括：

主放大器，所述主放大器的输入端与多尔蒂功率放大器的输入端连接；

辅助放大器，所述辅助放大器的输入端与多尔蒂功率放大器的输入端连接；

合路电路，所述合路电路的输入端与所述主放大器的输出端连接，所述合路电路的输出端与所述辅助放大器的输出端连接；所述合路电路用于将所述主放大器和所述辅助放大器工作时的阻抗匹配至比传输阻抗低的合路阻抗，并对所述主放大器的输出信号进行相移；

阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路连接在所述合路电路的输出端和多尔蒂功率放大器的输出端之间，用于将所述合路阻抗匹配至所述传输阻抗。

2.根据权利要求1所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述合路电路包括二级阻抗匹配网络。

3.根据权利要求2所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述二级阻抗匹配网络包括第一电感、第一电容、第二电感和第二电容；

所述第一电感和所述第二电感串联在所述主放大器的输出端和所述辅助放大器的输出端之间；

所述第一电容的第一端连接到所述第一电感的第一端，所述第一电容的第二端接地；

所述第二电容的第一端连接到所述第二电感的第一端，所述第二电容的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述第一电容为所述主放大器的寄生电容。

5.根据权利要求1所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括变压器；

所述变压器的第一绕组的第一末端连接到所述合路电路的输出端，所述变压器的第一绕组的第二末端接入电源，以为所述主放大器、所述辅助放大器馈电；

所述变压器的第二绕组的第一末端连接到所述多尔蒂功率放大器的输出端，所述变压器的第二绕组的第二末端接地。

6.根据权利要求5所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述多尔蒂功率放大器还包括第三电容，所述第三电容的第一端连接到所述辅助放大器的输出端，所述第三电容的第二板端接地，所述第三电容为所述辅助放大器的寄生电容。

7.根据权利要求1所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述所述阻抗匹配电路包括带通匹配滤波器；

所述带通匹配滤波器包括第四电感、第四电容、第五电感和第五电容；

所述第四电感和第五电容串联在所述合路电路的输出端和所述多尔蒂功率放大器的输出端之间；

所述第四电容的第一端连接到所述第四电感和第五电容之间，所述第四电容的第二端接地；

所述第五电感的第一端连接到所述多尔蒂功率放大器输出端，所述第五电感的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述多尔蒂功率放大器还包括第六电容和第六电感；

所述第六电容的第一端连接到所述辅助放大器的输出端，所述第六电容的第二端接地；

所述第六电感的第一端连接到所述辅助放大器的输出端，所述第六电感的第二端用于接入电源，以为所述主放大器、所述辅助放大器馈电。

9.根据权利要求1所述的多尔蒂功率放大器，其特征在于，所述合路电路中的电容集成于所述主放大器或所述辅助放大器内。

10.一种射频芯片，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的多尔蒂功率放大器。

11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的多尔蒂功率放大器，或者，权利要求10所述的射频芯片。