CN117650757A - 功率放大器、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种功率放大器、装置及电子设备。功率放大器包括：Doherty功放模块和电桥平衡功放模块；Doherty功放模块包括输入端及输出端；电桥平衡功放模块包括第一输入端、第二输入端及输出端；电桥平衡功放模块的第二输入端与Doherty功放模块的输出端相连接。在上述实施例的功率放大器中，通过设置Doherty功放模块，Doherty模块可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

Description

功率放大器、装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种功率放大器、装置及电子设备。

背景技术

在很多应用场景下，移动通信基站功放需要满足高效率、宽带和高线性等要求。LMBA功放(Load Modulation Balanced Amplifier，负载调制平衡功率放大器)是一种新型的高效率功放，具有宽带和高效率的特点，在移动通信基站等得到广泛的应用。

但目前的LMBA功放，由于架构中的控制功放器的负载阻抗是恒定的，不会随着输入功率的增加而变化，在控制功放器输出功率饱和后，会过压缩，导致线性恶化，增益降低及效率降低等问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种功率放大器、装置及电子设备，能够避免过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

为了解决上述技术问题及其他问题，根据一些实施例，第一方面，本申请提供一种功率放大器，功率放大器包括：Doherty功放模块和电桥平衡功放模块；其中，

所述Doherty功放模块包括输入端及输出端；

所述电桥平衡功放模块包括第一输入端、第二输入端及输出端；所述电桥平衡功放模块的第二输入端与所述Doherty功放模块的输出端相连接。

在上述实施例的功率放大器中，通过设置Doherty功放模块，Doherty模块可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

在一些实施例中，所述电桥平衡功放模块包括：

输入电桥，所述输入电桥包括输入端、第一输出端及第二输出端；所述输入电桥的输入端作为所述电桥平衡功放模块的输入端；

第一平衡功放器，所述第一平衡功放器的输入端连接至所述输入电桥的第一输出端；

第二平衡功放器，所述第二平衡功放器的输入端连接至所述输入电桥的第二输出端；

输出电桥，所述输出电桥包括第一输入端、第二输入端、隔离端口及输出端；所述输出电桥的第一输入端连接至所述第一平衡功放器的输出端；所述输出电桥的第二输入端连接至所述第二平衡功放器的输出端；所述输出电桥的隔离端口作为所述电桥平衡功放模块的第二输入端，连接至所述Doherty功放模块的输出端；所述输出电桥的输出端作为所述电桥平衡功放模块的输出端。

在一些实施例中，所述电桥平衡功放模块还包括：第一输入配置网络、第一输出配置网络、第二输入配置网络以及第二输出配置网络；其中，

所述第一平衡功放器的输入端经由所述第一输入配置网络与所述输入电桥的第一输出端相连接；所述第二平衡功放器的输入端经由所述第二输入配置网络与所述输入电桥的第二输出端相连接；所述输出电桥的第一输入端经由所述第一输出配置网络与所述第一平衡功放器的输出端相连接；所述输出电桥的第二输入端经由所述第二输出配置网络与所述第二平衡功放器的输出端相连接。

在一些实施例中，所述输入电桥还包括接地端；所述电桥平衡功放模块还包括接地电阻，所述接地电阻的一端与所述输入电桥的接地端相连接，另一端接地。

在一些实施例中，所述Doherty功放模块包括：

多个Doherty功放单元，各所述Doherty功放单元的输入端相连接后共同作为所述Doherty功放模块的输入端，各所述Doherty功放单元的输出端相连接后共同作为所述Doherty功放模块的输出端。

在一些实施例中，所述Doherty功放单元包括：控制功放器、第三输入配置网络和第三输出配置网络；其中，

所述第三输入配置网络的输入端作为所述Doherty功放单元的输入端；

所述控制功放器的输入端与所述第三输入配置网络的输出端相连接；

所述第三输出配置网络的输入端与所述控制功放器的输出端相连接；所述第三输出配置网络的输出端作为所述Doherty功放单元的输出端。

在一些实施例中，所述Doherty功放模块的输入端连接第一输入信号；所述电桥平衡功放模块的输入端连接第二输入信号。

在一些实施例中，所述功率放大器还包括功分移相网络；所述功分移相网络包括输入端、第一输出端及第二输出端；所述功分移相网络的输入端连接输入信号；所述功分移相网络的第一输出端连接所述Doherty模块的输入端；所述功分移相网络的第二输出端连接所述电桥平衡功放模块的输入端。

第二方面，本申请还提供一种功率放大装置，包括上述第一方面中的功率放大器。

在上述实施例的功率放大装置中，通过设置Doherty功放模块，Doherty模块可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

第三方面，本申请的还提供一种电子设备，包括壳体，壳体内具有容纳空间；上述第一方面中的功率放大器，功率放大器至少部分位于容纳空间内。

在上述实施例的电子设备中，通过设置Doherty功放模块，Doherty模块可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本申请一实施例中提供的一种功率放大器的结构框图；

图2为本申请一实施例中提供的一种功率放大器的电路原理示意图；

图3为本申请另一实施例中提供的一种功率放大器的结构框图；

图4为本申请另一实施例中提供的一种功率放大器的电路原理示意图。

附图标记说明：

1、Doherty功放模块；2、电桥平衡功放模块；21、输入电桥；22、输出电桥；23、第一平衡功放器；24、第二平衡功放器；25、第一输入配置网络；26、第一输出配置网络；27、第二输入配置网络；28、第二输出配置网络；29、接地电阻；11、Doherty功放模块；111、控制功放器；112、第三输入配置网络；113、第三输出配置网络；3、功分移相网络。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本申请的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，虽图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在很多应用场景下，移动通信基站功放需要满足高效率、宽带和高线性等要求。移动通信基站所用的高效率功率放大器，通常是Doherty功放。而在一些对效率要求不高的领域，电桥平衡式功放是一种常见的功放结构。

LMBA功放(Load Modulation Balanced Amplifier，负载调制平衡功率放大器)是一种新型的高效率功放，具有宽带和高效率的特点，在移动通信基站等得到广泛的应用。

电桥平衡式功放是利用3dB电桥作为输入功分器和输出合路器，将两个一样大小的功放进行合路，以实现功率提升。

LMBA功放是在常见电桥平衡式放大器的基础上，发展出来的新型高效率功放架构。LMBA功放是近些年来的高效率宽带功放的研究热点。LMBA功放在电桥平衡式放大器的基础上，利用了输出电桥的隔离端口，在隔离端口注入控制信号，以控制平衡式功放的工作状态。

经典的对称负载调制功放LMBA存在如下缺点，例如，线性较差，大功率增益不足等。这种缺点是由于LMBA功放的架构中的控制功放器的负载阻抗是恒定的，不会随着输入功率的增加而变化，在控制功放器输出功率饱和后，会过压缩，导致线性恶化，增益降低及效率降低等问题。

在一个实施例中，请参阅图1及图3，本申请提供一种功率放大器，功率放大器包括：Doherty功放模块1和电桥平衡功放模块2；其中，Doherty功放模块1可以包括输入端及输出端；电桥平衡功放模块2包括第一输入端、第二输入端及输出端；电桥平衡功放模块2的第二输入端与Doherty功放模块1的输出端相连接。

在上述实施例的功率放大器中，通过设置Doherty功放模块1，Doherty模块1可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

作为示例，请参阅图2及图4，电桥平衡功放模块2可以包括：输入电桥21，输入电桥21可以包括输入端、第一输出端及第二输出端；输入电桥21的输入端作为电桥平衡功放模块2的输入端；第一平衡功放器23，第一平衡功放器23的输入端连接至输入电桥21的第一输出端；第二平衡功放器24，第二平衡功放器24的输入端连接至输入电桥21的第二输出端；输出电桥22，输出电桥22可以包括第一输入端、第二输入端、隔离端口及输出端；输出电桥22的第一输入端连接至第一平衡功放器23的输出端；输出电桥22的第二输入端连接至第二平衡功放器24的输出端；输出电桥22的隔离端口所述电桥平衡功放模块2的第二输入端，连接至Doherty功放模块1的输出端；输出电桥22的输出端作为电桥平衡功放模块2的输出端。

作为示例，请继续参阅图2及图4，所电桥平衡功放模块2还可以包括：第一输入配置网络25、第一输出配置网络26、第二输入配置网络27以及第二输出配置网络28；其中，第一平衡功放器23的输入端经由第一输入配置网络25与输入电桥21的第一输出端相连接；第二平衡功放器24的输入端经由第二输入配置网络27与输入电桥21的第二输出端相连接；输出电桥22的第一输入端经由第一输出配置网络26与第一平衡功放器23的输出端相连接；输出电桥22的第二输入端经由第二输出配置网络28与第二平衡功放器24的输出端相连接。即第一输入配置网络25一端与输入电桥21的第一输出端相连接，第一输入配置网络25的另一端与第一平衡功放器23的输入端相连接；第一输出配置网络26的一端与第一平衡功放器23的输出端相连接，第一输出配置网络26的另一端与输出电桥22的第一输入端相连接；第二输入配置网络27的一端与输入电桥21的第二输出端相连接，第二输入配置网络27的另一端与第二平衡功放器24的输入端相连接；第二输出配置网络28的一端与第二平衡功放器24的输出端相连接，第二输出配置网络28的另一端与输出电桥22的第二输入端相连接。

作为示例，请继续参阅图3及图4，输入电桥21还可以包括接地端；电桥平衡功放模块2还可以包括接地电阻29，接地电阻29的一端与输入电桥21的接地端相连接，接地电阻29的另一端接地。

作为示例，请继续参阅图3及图4，Doherty功放模块1可以包括：多个Doherty功放单元11，各Doherty功放单元11的输入端相连接后共同作为Doherty模块1的输入端，各Doherty功放单元11的输出端相连接后共同作为Doherty模块1的输出端。

具体的，Doherty功放模块1中的Doherty功放单元11的数量可以根据实际需要进行设置；本实施例中，Doherty功放模块1中的Doherty功放单元11的数量以两个为；当然，在其他实施例中，Doherty功放模块1中的Doherty功放单元11的数量也可以为三个、四个甚至更多个。

作为示例，Doherty功放模块1中的多个Doherty功放单元11可以为对称的Doherty功放单元，也可以为非对称的Doherty功放单元。

作为示例，如图3及图4所示，Doherty功放模块1中的多个Doherty功放单元11为对称的Doherty功放单元作为示例；各Doherty功放单元11均可以包括：控制功放器111、第三输入配置网络112和第三输出配置网络113；其中，第三输入配置网络112的输入端作为Doherty功放单元11的输入端；控制功放器111的输入端与第三输入配置网络112的输出端相连接；第三输出配置网络113的输入端与控制功放器111的输出端相连接；第三输出配置网络113的输出端作为Doherty功放单元11的输出端。

作为示例，由于Doherty功放单元11的输出端连接至输出电桥22的隔离端，Doherty功放单元11中的控制功放器111可以通过有源负载牵引原理控制电桥平衡功放模块2中的第一平衡功放器23和第二平衡功放器24的阻抗。

在一个示例中，请参阅图1及图2，功率放大器可以为双输入架构；此时，Doherty功放模块1的输入端连接第一输入信号RF IN1；电桥平衡功放模块2的输入端连接第二输入信号RF IN2。

在另一个示例中，如图3及图4所示，功率放大器可以为单输入架构；此时，功率放大器还可以包括功分移相网络3；功分移相网络3可以包括输入端、第一输出端及第二输出端；3功分移相网络的输入端连接输入信号RF IN；功分移相网络3的第一输出端连接Doherty模块1的输入端；功分移相网络3的第二输出端连接电桥平衡功放模块2的输入端。

在另一个实施例中，请继续参阅图1及图2，本申请还提供一种功率放大装置，,功率放大器可以包括如图1及图2对应的实施例中的功率放大器。在本实施例中，功率放大器为双输入架构。

在上述实施例的功率放大装置中，通过设置Doherty功放模块1，Doherty模块1可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

在又一个实施例中，请继续参阅图3及图4，本申请还提供一种功率放大装置，,功率放大器可以包括如图3及图4对应的实施例中的功率放大器。在本实施例中，功率放大器为单输入架构。

在上述实施例的功率放大装置中，通过设置Doherty功放模块1，Doherty模块1可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

在又一个实施例中，请继续参阅图1及图2，本申请的还提供一种电子设备，包括壳体(未示出)，壳体内具有容纳空间(未示出)；如图1及图2对应的实施例中的功率放大器，功率放大器至少部分位于容纳空间内。具体的，可以功率放大器中的部分模块或单元位于容纳空间内，也可以整个功率放大器中的所有模块和单元均位于容纳空间内。在本实施例中，电子设备中的功率放大器为双输入架构，功率放大器包括Doherty功放模块1和电桥平衡功放模块2；可以为Doherty功放模块1和电桥平衡功放模块2中的一个模块位于容纳空间内，也可以为Doherty功放模块1和电桥平衡功放模块2均位于容纳空间内。

在上述实施例的电子设备中，通过设置Doherty功放模块，Doherty模块可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

在又一个实施例中，请继续参阅图3及图4，本申请的还提供一种电子设备，包括壳体(未示出)，壳体内具有容纳空间(未示出)；如图3及图4对应的实施例中的功率放大器，功率放大器至少部分位于容纳空间内。具体的，可以功率放大器中的部分模块或单元位于容纳空间内，也可以整个功率放大器中的所有模块和单元均位于容纳空间内。在本实施例中，电子设备中的功率放大器为单输入架构，功率放大器包括Doherty功放模块1、电桥平衡功放模块2和功分移相网络3；可以为Doherty功放模块1、电桥平衡功放模块2和功分移相网络3中的一个模块位于容纳空间内，也可以为Doherty功放模块1、电桥平衡功放模块2和功分移相网络3均位于容纳空间内。

在上述实施例的电子设备中，通过设置Doherty功放模块，Doherty模块可以随着输入功率的增加来调整阻抗，避免了过压缩带来的增益降低、效率降低及线性恶化等问题。

请注意，上述实施例仅出于说明性目的而不意味对本公开的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种功率放大器，其特征在于，包括：Doherty功放模块和电桥平衡功放模块；其中，

所述Doherty功放模块包括输入端及输出端；

所述电桥平衡功放模块包括第一输入端、第二输入端及输出端；所述电桥平衡功放模块的第二输入端与所述Doherty功放模块的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述电桥平衡功放模块包括：

输入电桥，所述输入电桥包括输入端、第一输出端及第二输出端；所述输入电桥的输入端作为所述电桥平衡功放模块的输入端；

第一平衡功放器，所述第一平衡功放器的输入端连接至所述输入电桥的第一输出端；

第二平衡功放器，所述第二平衡功放器的输入端连接至所述输入电桥的第二输出端；

输出电桥，所述输出电桥包括第一输入端、第二输入端、隔离端口及输出端；所述输出电桥的第一输入端连接至所述第一平衡功放器的输出端；所述输出电桥的第二输入端连接至所述第二平衡功放器的输出端；所述输出电桥的隔离端口作为所述电桥平衡功放模块的第二输入端，连接至所述Doherty功放模块的输出端；所述输出电桥的输出端作为所述电桥平衡功放模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述电桥平衡功放模块还包括：第一输入配置网络、第一输出配置网络、第二输入配置网络以及第二输出配置网络；其中，

所述第一平衡功放器的输入端经由所述第一输入配置网络与所述输入电桥的第一输出端相连接；所述第二平衡功放器的输入端经由所述第二输入配置网络与所述输入电桥的第二输出端相连接；所述输出电桥的第一输入端经由所述第一输出配置网络与所述第一平衡功放器的输出端相连接；所述输出电桥的第二输入端经由所述第二输出配置网络与所述第二平衡功放器的输出端相连接。

4.根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述输入电桥还包括接地端；所述电桥平衡功放模块还包括接地电阻，所述接地电阻的一端与所述输入电桥的接地端相连接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述Doherty功放模块包括：

多个Doherty功放单元，各所述Doherty功放单元的输入端相连接后共同作为所述Doherty功放模块的输入端，各所述Doherty功放单元的输出端相连接后共同作为所述Doherty功放模块的输出端。

6.根据权利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述Doherty功放单元包括：控制功放器、第三输入配置网络和第三输出配置网络；其中，

所述第三输入配置网络的输入端作为所述Doherty功放单元的输入端；

所述控制功放器的输入端与所述第三输入配置网络的输出端相连接；

所述第三输出配置网络的输入端与所述控制功放器的输出端相连接；所述第三输出配置网络的输出端作为所述Doherty功放单元的输出端。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率放大器，其特征在于，所述Doherty功放模块的输入端连接第一输入信号；所述电桥平衡功放模块的输入端连接第二输入信号。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器还包括功分移相网络；所述功分移相网络包括输入端、第一输出端及第二输出端；所述功分移相网络的输入端连接输入信号；所述功分移相网络的第一输出端连接所述Doherty模块的输入端；所述功分移相网络的第二输出端连接所述电桥平衡功放模块的输入端。

9.一种功率放大装置，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项中所述的功率放大器。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内具有容纳空间；

权利要求1-8任一项中所述的功率放大器，至少部分位于所述容纳空间内。