CN1947331A - 使用有源分相器的多赫蒂放大器 - Google Patents

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Abstract

提供一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器 (λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联。多赫蒂放大器包括有源分相器。有源分相器包括第一晶体管和第二晶体管，以便将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差，多赫蒂放大器还具有由共基极放大器和共发射极放大器形成的结构，在共基极放大器中输入信号端子连接到第一晶体管的发射极端子，在共发射极放大器中输入信号端子连接到第二晶体管的基极端子。第一晶体管集电极端子的输出形成第一路线，第二晶体管集电极端子的输出形成第二路线。从第一路线输出的信号输入到载波放大器，而从第二路线输出的信号输入到缓冲放大器。

Description

使用有源分相器的多赫蒂放大器
技术领域
本发明涉及多赫蒂放大器，更具体地说，涉及用于补偿多赫蒂放大器相位的装置。
背景技术
多赫蒂放大器是在用于大功率发射机的高效率调制方法中使用的放大器之一，多赫蒂放大器主要通过B级放大器、C级放大器、以及阻抗变换电路的组合来提高效率。
图1是传统多赫蒂放大器的方框图。参阅图1，传统多赫蒂放大器包括90°分相器110、载波放大器120、峰值(或峰化)放大器130、以及四分之一波长变换器140。
多赫蒂放大器采用的方法是使用四分之一波长变换器140(λ/4线路)将载波放大器120和峰值放大器130并联。峰值放大器130作为负载输出的电流量根据功率电平而各不相同。相应地，通过调节载波放大器120的负载阻抗，就可提高效率。
在90°分相器110中，分相器将输入信号分成两个信号，以便使一个信号输入到载波放大器120中，另一信号输入到峰值放大器130中。输入到峰值放大器130中的信号被延迟90°，以便补偿与输入到载波放大器120的信号的延迟时间差。
虽然90°的相位补偿在理论上是可能的，但在实际电路中，由于电路中存在有各种构成组件，延迟时间不是准确的90°，对等效于所述实际差异的相位须进行补偿。
90°分相器110主要用无源器件以及使用3dB混合耦合器来实现。
载波放大器120以及峰值放大器130包括输入匹配、驱动端晶体管、级间匹配、输出端晶体管以及输出匹配网络。
但是，用无源器件构成的90°分相器110需要在较低频率实现的大尺寸无源器件，因而它们的集成不容易。
发明内容
为解决上述和/或其它问题，本发明提供使用有源分相器的多赫蒂放大器，所述多赫蒂放大器能够仅仅使用有源器件来补偿相位，而且，能够通过添加电感器L和/或电容器C来精细地补偿相位。
按照本发明的一个方面，一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器(λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联，所述多赫蒂放大器包括有源分相器，其中所述有源分相器包括缓冲放大器，所述缓冲放大器将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差，缓冲放大器的基极端子连接到输入信号端子，使得缓冲放大器的集电极端子的输出形成第一路线，而缓冲放大器的发射极端子的输出形成第二路线，并且从第一路线输出的信号输入到载波放大器，从第二路线输出的信号输入到缓冲放大器。
按照本发明的另一方面，一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器(λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联，所述多赫蒂放大器包括有源分相器，其中所述有源分相器包括第一晶体管和第二晶体管，以便将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差，第一晶体管和第二晶体管具有差分对结构，第一晶体管集电极端子的输出形成第一路线，而第二晶体管集电极端子的输出形成第二路线，并且从第一路线输出的信号输入到载波放大器，而从第二路线输出的信号输入到缓冲放大器。
按照本发明的另一方面，一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器(λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联，所述多赫蒂放大器包括有源分相器，其中所述有源分相器包括第一晶体管和第二晶体管，以便将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差并且所述有源分相器具有由共基极放大器和共发射极放大器形成的结构，在共基极放大器中输入信号端子连接到第一晶体管的发射极端子，而在共发射极放大器中输入信号端子连接到第二晶体管的基极端子，第一晶体管集电极端子的输出形成第一路线，而第二晶体管集电极端子的输出形成第二路线，并且从第一路线输出的信号输入到载波放大器，而从第二路线输出的信号输入到缓冲放大器。
附图说明
图1是传统多赫蒂放大器的方框图；
图2是按照本发明实施例的使用有源分相器的多赫蒂放大器的方框图；
图3A到3D是按照本发明实施例的有源分相器的电路图；
图4A到4D是按照本发明另一实施例的有源分相器的电路图；
图4A到4D是按照本发明另一实施例的有源分相器的电路图；以及
图5A到5D是按照本发明又一实施例的有源分相器的电路图。
实现本发明的最佳模式
图2是按照本发明实施例使用有源分相器的多赫蒂放大器方框图。参阅图2，使用有源分相器的多赫蒂放大器包括有源分相器210、载波放大器220、峰值放大器230、以及四分之一波长变换器240。
有源分相器210在缓冲放大器的基础上形成，并可添加电感器L和/或电容器C，以便进行精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。通常，缓冲放大器可以用来代替由两个或多个放大级组成的载波放大器220和峰值放大器230的第一级。
仅仅使用缓冲放大器的配置或使用缓冲放大器以及L和/或C的配置都是可以在其中实现高频单片微波电路(MMIC)并能减小放大器尺寸的结构。
有源分相器210将输入信号分成两个输出信号，使得第一路线上的输出信号输入到载波放大器220，而第二路线上的另一输出信号输入到峰值放大器230。输入到峰值放大器230的信号被延迟90°，以便补偿与输入到载波放大器220的信号的延迟时间差。
另一方面，由有源分相器210分成的两个信号中，可以将第一路线上的输出信号输入到峰值放大器230，而将第二路线上的输出信号输入到载波放大器220。此处，将有源分相器210设计成使输入到峰值放大器230中的信号和输入到载波放大器220中的信号具有大约90°的相位差。
图3A到3D是按照本发明实施例的有源分相器的电路图。图3A示出用于补偿相位的具有单一器件结构的电路，即仅仅使用晶体管Q30(这是一个有源器件)。在输出到晶体管Q30的集电极端子(或第一路线)和发射极端子(或第二路线)的两个信号中，第一路线上的输出信号连接到图2的接触点35并输入到载波放大器220，而第二路线上的输出信号连接到图2的接触点45并输入到峰值放大器230。
另一方面，第一路线上的输出信号可以连接到图2的接触点45并输入到峰值放大器230，而第二路线上的输出信号可以连接到图2的接触点35并输入到载波放大器220。
图3B示出用于补偿相位的电路，它使用晶体管Q30(这是个有源器件)以及电感器L1和电容器C1。在所述电路中，L1和C1都连接到晶体管Q30的集电极端子，以便能进行较精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。必要时，可以仅仅使用L1和C1之一。
图3C示出的电路中将电感器L2和电容器C2加到有源器件晶体管Q30的发射极端子，以便进行精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。必要时，可以仅仅添加L2和C2之一以补偿相位差。
图3D示出用于补偿相位的电路，使用有源器件晶体管Q30、L1和C1、以及L2和C2。L1和C1连接到晶体管Q30的集电极端子，而L2和C2连接到其发射极端子，以便有可能进行较精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。
就是说，连接到晶体管Q30的集电极端子的L1和C1串联到接触点35，而连接到晶体管Q30的发射极端子的L2和C2串联到接触点45。通过调节L1和C1以及L2和C2的值，可以在输入到载波放大器220和峰值放大器230的信号之间产生90°的相位差。
在图3B到3D中，每个电路都是通过将电感器和电容器连接到有源器件晶体管Q30而组成。在目前的实施例中，基本上是使用电感器和电容器之一。但可以使用电感器和电容器二者，或再添加电感器和电容器。
图4A到4D示出按照本发明另一实施例的有源分相器的电路图。图4A示出用于补偿相位的具有差分放大结构的电路，它使用第一晶体管Q41和第二晶体管Q42。在输入到第一晶体管Q41的集电极端子(或第一路线)和第二晶体管Q42的集电极端子(或第二路线)的两个信号中，第一路线上的输出信号连接到接触点35并输入到载波放大器220，而第二路线上的输出信号连接到接触点45并输入到峰值放大器230。
另一方面，第一路线上的输出信号可以连接到接触点45并输入到峰值放大器230，而第二路线上的输出信号可以连接到接触点35并输入到载波放大器220。
图4B示出的电路中仅将电感器L1和电容器C1连接到第一晶体管Q41的集电极端子，以进行较精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。
图4C示出的电路中仅将电感器L2和电容器C2连接到第二晶体管Q42的集电极端子，以进行较精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。
图4D示出的电路中将L1和C1连接到第一晶体管Q41的集电极端子，并将L2和C2连接到第二晶体管Q42的集电极端子，以进行较精细的相位补偿或产生所需程度的相位差。
就是说，连接到第一晶体管Q41集电极端子的L1和C1串联到接触点35，而连接到第二晶体管Q42发射极端子的L2和C2串联到接触点45。通过调节L1和C1以及L2和C2的值，可以在输入到载波放大器220和峰值放大器230的信号之间产生90°的相位差。
在图4B到4D中，每个电路都是通过将电感器和电容器连接到有源器件晶体管Q41和/或Q42而组成。在目前的实施例中，基本上是使用电感器和电容器之一。但可以使用电感器和电容器二者，或再添加电感器和电容器。
图5A到5D是按照本发明又一实施例的有源分相器的电路图。图5A示出具有共基极CB/共发射极CE结构的电路，其中，共基极放大器上连接有输入信号端子10和第一晶体管Q51的发射极端子，共基极放大器的第一路线上的输出信号连接到接触点35并输入到载波放大器220。共发射极放大器上连接有输入信号端子10和第二晶体管Q52的基极端子，共发射极放大器的第二路线上的输出信号连接到接触点45并输入到峰值放大器230。
同样，可以这样设计所述电路，使得第一路线上的输出信号连接到接触点45并输入到峰值放大器230，而第二路线上的输出信号连接到接触点35并输入到载波放大器220。
当仅仅用有源器件产生相位差还不足时，或为了更精确地补偿相位差，如图5B所示，可以仅在输入信号端子10和第一晶体管Q51的发射极端子之间连接电感器L1和/或电容器C1。
同样，当仅仅用有源器件产生相位差还不足时，或为了更精确的补偿相位差，如图5C所示，可以仅在输入信号端子10和第二晶体管Q52的基极端子之间连接电感器L2和/或电容器C2。
图5D示出的电路中，L1和/或C1连接在输入信号端子10和第一晶体管Q51的发射极端子之间，并且L2和C2连接在输入信号端子10和第二晶体管Q52的基极端子之间，以便产生较精细的相位差，或产生电路设计人员所需的相位差。
L1和/或C1串联在输入信号端子10和第一晶体管Q51的发射极端子之间并连接到接触点35，而L2和/或C2串联在输入信号端子10和第二晶体管Q52的基极端子之间并连接到接触点45。
通过调节L1和C1以及L2和C2的值，可以在输入到载波放大器220和峰值放大器230的信号之间产生90°的相位差。
在图5B到5D中，每个电路都是通过将电感器和电容器连接到有源器件晶体管Q51和/或Q52而组成。在目前的实施例中，基本上是使用电感器和电容器之一。但可以使用电感器和电容器二者，或再添加电感器和电容器。
虽然已参阅优选实施例对本发明作了具体图示和说明，但是本专业的技术人员应理解在不背离所附权利要求书定义的本发明的精神和范围的前提下，对本发明可以作各种形式上和细节上的改变。
工业应用
如上述，按照本发明，由于相位补偿电路是使用有源器件构成，相位补偿电路所占用的体积大大减小，这样相位补偿电路就可集成到高频单片微波电路(MMIC)中。而且，由于构成相位补偿电路的有源器件可以代替第一级的载波放大器和峰值放大器，可以容易地设计载波放大器和峰值放大器。

Claims (12)

1.一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器(λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联，所述多赫蒂放大器包括有源分相器，
其中所述有源分相器包括缓冲放大器，所述缓冲放大器将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差，所述缓冲放大器的基极端子连接到输入信号端子，使得所述缓冲放大器的集电极端子的输出形成第一路线，而所述缓冲放大器的发射极端子的输出形成第二路线，并且从所述第一路线输出的信号输入到所述载波放大器，而从所述第二路线输出的信号输入到所述缓冲放大器。
2.如权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中所述有源分相器代替所述载波放大器和所述峰值放大器中每一个的第一级，因为所述缓冲放大器具有增益。
3.如权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中将电感器L和/或电容器C连接到所述缓冲放大器的所述集电极端子和发射极端子中的至少一个，并通过调节所述电感器L和/或所述电容器C来补偿相位差。
4.如权利要求1所述的多赫蒂放大器，其中，在所述有源分相器中，切换所述第一路线的输出信号和所述第二路线的输出信号，以便用作所述载波放大器和所述峰值放大器的输入信号。
5.一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器(λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联，所述多赫蒂放大器包括有源分相器，
其中所述有源分相器包括第一晶体管和第二晶体管，以便将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差，所述第一晶体管和所述第二晶体管具有差分对结构，所述第一晶体管集电极端子的输出形成所述第一路线，而所述第二晶体管集电极端子的输出形成所述第二路线，并且从所述第一路线输出的信号输入到所述载波放大器，而从所述第二路线输出的信号输入到所述缓冲放大器。
6.如权利要求5所述的多赫蒂放大器，其中所述有源分相器代替所述载波放大器和所述峰值放大器中每一个的第一级，因为具有差分对结构的所述第一晶体管和所述第二晶体管具有增益。
7.如权利要求5所述的多赫蒂放大器，其中将电感器L和/或电容器C连接到所述第一晶体管的所述集电极端子和所述第二晶体管的所述发射极端子中的至少一个，并且通过调节所述电感器L和/或所述电容器C来补偿相位差。
8.如权利要求5所述的多赫蒂放大器，其中，在所述有源分相器中，切换所述第一路线和输出信号和所述第二路线的输出信号，以便用作所述载波放大器和所述峰值放大器的输入信号。
9.一种使用有源分相器的多赫蒂放大器，其中使用四分之一波长变换器(λ/4线路)将载波放大器和峰值放大器并联，所述多赫蒂放大器包括有源分相器，
其中所述有源分相器包括第一晶体管和第二晶体管，以便将输入信号分成第一路线和第二路线并补偿相位差，所述有源分相器还具有由共基极放大器和共发射极放大器形成的结构，在共基极放大器中输入信号端子连接到所述第一晶体管的发射极端子，在共发射极放大器中输入信号端子连接到所述第二晶体管的基极端子，所述第一晶体管集电极端子的输出形成所述第一路线而所述第二晶体管集电极端子的输出形成所述第二路线，并且从所述第一路线输出的信号输入到所述载波放大器，而从所述第二路线输出的信号输入到所述缓冲放大器。
10.如权利要求9所述的多赫蒂放大器，其中所述有源分相器代替所述载波放大器和所述峰值放大器中每一个的第一级，因为具有共基极和共发射极放大器结构的所述第一晶体管和所述第二晶体管具有增益。
11.如权利要求9所述的多赫蒂放大器，其中将电感器L和/或电容器C连接到所述第一晶体管的所述输入信号端子和所述发射器端子之间的部分或所述第二晶体管的所述输入信号端子和所述基极端子之间的部分中的至少一个，并且通过调节所述电感器L和/或所述电容器C来补偿相位差。
12.如权利要求9所述的多赫蒂放大器，其中，在所述有源分相器中，切换所述第一路线和输出信号和所述第二路线的输出信号，以便用作所述载波放大器和所述峰值放大器的输入信号。
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