CN201215949Y - 一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基站系统功率放大器的末级放大器。一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，其特征是它包括第一5dB耦合器(6)、第一吸收负载(7)、第一3dB耦合器(8)、第二吸收负载(9)、第一合路单元、第二合路单元、第三合路单元、第六吸收负载(24)、第六3dB耦合器(25)、第二5dB耦合器(30)、第七吸收负载(31)；第一5dB耦合器(6)的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器(10)的输入端；第一3dB耦合器(8)的0度耦合端接第二合路单元的第三3dB耦合器(12)的输入端，第一3dB耦合器(8)的－90度耦合端接第三合路单元的第四3dB耦合器(15)的输入端。既满足了高效率的要求，又能做到成本较低；同时又能保证功放工作可靠、稳定。

Description

一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器

技术领域

本实用新型涉及一种放大器，一种用于基站系统的功率放大器的末级六路放大器。

背景技术

射频功率放大器是基站系统的关键部件。目前用于基站系统的功率放大器正向高功率、高效率和低成本方向发展。对高功率功放而言成本是一个挑战，而功率放大器的末级放大器常用的平衡合路方式存在的不足是其合路不够灵活，一般要么是4个放大器路、要么是8个放大器合路，处于4路合路和8路合路之间始终是个空白，因此有些功放设计过程中用4路合路功率不足或成本过高，而用8路合路效率不能满足要求且成本较高。

另一方面高效率对功放器来说也是一种挑战，如果用传统的方式让每一路末级放大器都工作在A类或AB类，则功率放大器的效率肯定无法满足30％左右的效率要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种效率高、成本低的用于基站系统功率放大器的末级六路放大器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，其特征是它包括第一5dB耦合器、第一吸收负载、第一3dB耦合器、第二吸收负载、第一合路单元、第二合路单元、第三合路单元、第六吸收负载、第六3dB耦合器、第二5dB耦合器、第七吸收负载；第一5dB耦合器的输入端接驱动级放大电路的输出，第一5dB耦合器的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器的输入端，第一5dB耦合器的-90度耦合输出端接第一3dB耦合器的输入端；第一3dB耦合器的隔离端接第二吸收负载，第一5dB耦合器的隔离端接第一吸收负载；第一3dB耦合器的0度耦合端接第二合路单元的第三3dB耦合器的输入端，第一3dB耦合器的-90度耦合端接第三合路单元的第四3dB耦合器的输入端；

第一合路单元的第五3dB耦合器的输出端接第六3dB耦合器的-90度耦合端；第二合路单元的第七3dB耦合器的输出端接第六3dB耦合器的0度耦合端；第三合路单元的第八3dB耦合器的输出端接第二5dB耦合器的-90度耦合端；

第六3dB耦合器的隔离端接第六吸收负载，第六3dB耦合器的输出端接第二5dB耦合器的0度耦合端；第二5dB耦合器的隔离端接第七吸收负载，第二5dB耦合器的输出端输出放大信号。

本实用新型采用了Doherty合路技术，使得功放的整机效率大于30％；由于末级放大电路采用6路末级放大器进行非平衡合路，对功放整机成本、效率要求兼顾而言，如果选用6路末级放大器合路既可满足比4路合路输出更高的功率要求，同时与8路合路相比功放的合路效率要更大些。可广泛应用于基站系统功率放大器的末级放大电路。

本实用新型的有益果是：既满足了高效率的要求(工作效率高达30％)，又能做到成本较低；同时又能保证功放工作可靠、稳定。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是本实用新型应用的电路原理框图；

图中：1-功分器，2-第一级放大器，3-压控衰减器，4-第二级放大器，5-第三级放大器，6-第一5dB耦合器，7-第一吸收负载，8-第一3dB耦合器，9-第二吸收负载，10-第二3dB耦合器，11-第三吸收负载，12-第三3dB耦合器，13-第四吸收负载，14-第五吸收负载，15-第四3dB耦合器，16-第一末级放大器，17-第二末级放大器，18-第三末级放大器，19-第四末级放大器，20-第五末级放大器，21-第六末级放大器，22-第一负载线，23-第五3dB耦合器，24-第六吸收负载，25-第六3dB耦合器，26-第七3dB耦合器，27-第二负载线，28-第八3dB耦合器，29-第三负载线，30-第二5dB耦合器，31-第七吸收负载，32-输出功率耦合电路，33-输出隔离器，34-电源、检波和控制电路。

具体实施方式

如图1所示，一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，它包括第一5dB耦合器6、第一吸收负载7、第一3dB耦合器8、第二吸收负载9、第一合路单元、第二合路单元、第三合路单元、第六吸收负载24、第六3dB耦合器25、第二5dB耦合器30、第七吸收负载31；第一5dB耦合器6的输入端接驱动级放大电路的输出，第一5dB耦合器6的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器10的输入端，第一5dB耦合器6的-90度耦合输出端接第一3dB耦合器8的输入端；第一3dB耦合器8的隔离端接第二吸收负载9，第一5dB耦合器6的隔离端接第一吸收负载7；第一3dB耦合器8的0度耦合端接第二合路单元的第三3dB耦合器12的输入端，第一3dB耦合器8的-90度耦合端接第三合路单元的第四3dB耦合器15的输入端；

第一合路单元的第五3dB耦合器23的输出端接第六3dB耦合器25的-90度耦合端；第二合路单元的第七3dB耦合器26的输出端接第六3dB耦合器25的0度耦合端；第三合路单元的第八3dB耦合器28的输出端接第二5dB耦合器30的-90度耦合端；

第六3dB耦合器25的隔离端接第六吸收负载24，第六3dB耦合器25的输出端接第二5dB耦合器30的0度耦合端；第二5dB耦合器30的隔离端接第七吸收负载31，第二5dB耦合器30的输出端输出放大信号；

第一合路单元包括第二3dB耦合器10、第三吸收负载11、第一末级放大器16、第二末级放大器17、第一负载线22、第五3dB耦合器23；第二3dB耦合器10的隔离端接第三吸收负载11，第二3dB耦合器10的0度耦合端接第一末级放大器16的输入端，第二3dB耦合器10的-90度耦合端接第二末级放大器17的输入端；第一末级放大器16的输出端接第五3dB耦合器23的-90度耦合端，第二末级放大器17的输出端接第五3dB耦合器23的0度耦合端，第五3dB耦合器23的隔离端接第一负载线22；

第二合路单元包括第三3dB耦合器12、第四吸收负载13、第三末级放大器18、第四末级放大器19、第七3dB耦合器26、第二负载线27；第三3dB耦合器12的隔离端接第四吸收负载13，第三3dB耦合器12的0度耦合端接第三末级放大器18的输入端，第三3dB耦合器12的-90度耦合端接第四末级放大器19的输入端；第三末级放大器18的输出端接第七3dB耦合器26的-90度耦合端，第四末级放大器19的输出端接第七3dB耦合器26的0度耦合端；第七3dB耦合器26的隔离端接第二负载线27；

第三合路单元包括第五吸收负载14、第四3dB耦合器15、第五末级放大器20、第六末级放大器21、第八3dB耦合器28、第三负载线29；第四3dB耦合器15的隔离端接第五吸收负载14，第四3dB耦合器15的0度耦合端接第五末级放大器20的输入端，第四3dB耦合器15的-90度耦合端接第六末级放大器21的输入端；第五末级放大器20的输出端接第八3dB耦合器28的0度耦合端，第六末级放大器21的输出端接第八3dB耦合器28的-90度耦合端；第八3dB耦合器28的隔离端接第三负载线29。

第二3dB耦合器10、第三3dB耦合器12、第四3dB耦合器15、第五3dB耦合器23、第七3dB耦合器26、第八3dB耦合器28均选用相同型号3dB、90°耦合器，耦合器的额定功率由第五3dB耦合器23、第七3dB耦合器26、第八3dB耦合器28合路后的平均功率大小而定；第一5dB耦合器6、第二5dB耦合器30均选用5dB、90°耦合器，其额定功率根据实际要求输入或输入功率而定；第一3dB耦合器8、第六3dB耦合器25选用3dB、90°耦合器，其额定功率根据实际要求输入或输入功率而定；第一吸收负载7、第二吸收负载9、第三吸收负载11、第四吸收负载13、第五吸收负载14、第六吸收负载24、第七吸收负载31选用的是50Ω电阻，电阻的额定功率根据设计要求而定；第一末级放大器16、第二末级放大器17、第三末级放大器18、第四末级放大器19、第五末级放大器20、第六末级放大器21选择相同型号的放大管，单支放大管的额定功率大小根据功放最终输出的平均功率大小相关，一般是6支管子的额定峰值功率相加的和大于等于功放额定输出平均功率值加功放输入信号的峰均比。

本实用新型的工作方式是：输入到该电路的射频信号经过第一5dB耦合器6将射频信号分成两路，其中一路信号功率为末级输入信号功率的1/3，另一路信号功率为末级输入信号的2/3；1/3信号的那一路再经过第二3dB耦合器10分成两路功率相等的信号，2/3功率的那一路信号先经过第一3dB耦合器8将信号一分为二，再然后每一路信号分别由第三3dB耦合器12、第四3dB耦合器15分别在分成两路，最后末级放大电路的输入信号被分成功率相等的六路信号，分别由第一末级放大器16、第二末级放大器17、第三末级放大器18、第四末级放大器19、第五末级放大器20、第六末级放大器21对这六路信号进行放大。然后每一个合路采用Doherty合路方式，在三路Doherty合路电路中，第一末级放大器16、第三末级放大器18、第六末级放大器21为每一路合路的主放大器，第二末级放大器17、第四末级放大器19、第五末级放大器20为每一路合路的辅助放大器。Doherty合路的主要特点是两路放大器中主放大器工作在AB类，辅助放大器工作在C类，当输入小信号时只有主放大器工作，输入大信号时主放大器和辅助放大器同时工作。由于辅助放大器只是间断性工作，因此合路后的效率就提升起来了。

本实用新型可广泛应用于基站系统功率放大器上，下面举一个应用于CDMA2000基站系统多载波、120W高效率功率放大器上的例子，原理框图见图2。

该放大器包括：输入射频连接器P1，驱动级放大电路，末级六路放大器，电源、检波和控制电路34，输出功率耦合电路32，输出隔离器33，输出射频接连接器P2。其中驱动级放大电路包括：功分器1，第一级放大器2，压控衰减器3，第二级放大器4，第三级放大器5。输入射频连接器连接功分器1的输入端，功分器1的输出端连接第一级放大器2的输入端，第一级放大器2的输出端连接压控衰减器3的输入端，压控衰减器3的输出端连接第二级放大器4的输入端，第二级放大器4的输出端连接第三级放大器5的输入端，第三级放大器5的输出端连接末级六路放大器中第一5dB耦合器6的输入端。末级六路放大器中第二5dB耦合器30的输出端接输出功率耦合电路32的输入端，输出功率耦合电路32的耦合端接电源、检波和数字控制电路34的输出检波端，输出耦合电路的输出端接输出隔离器33的输入端，输出隔离器33的反向耦合端接电源、检波和数字控制电路34的反向检波端，输出隔离器33的输出端接输出射频连接器。

其中功分器1选用的是日本村田公司的LDC32900M03B-501+EN，第一级放大器的放大管选用的是AVAGO公司的ATF50189，第二级放大器的放大管选用的是RFMD公司的RF3315，第三级放大器的放大管选用的是Freescale公司的NWE6IC9100NR1，第一末级放大器16、第二末级放大器17、第三末级放大器18、第四末级放大器19、第五末级放大器20、第六末级放大器21中所选用的放大管相同都是Freescale公司的MRFE6S9125NR1；第二3dB耦合器10、第三3dB耦合器12、第四3dB耦合器15、第五3dB耦合器23、第七3dB耦合器26、第八3dB耦合器28选用的是ANAREN公司的XC0900E-3S；第一3dB耦合器8、第六3dB耦合器25选用的是ANAREN公司的XC0900A-3S；第一5dB耦合器6、第二5dB耦合器30选用的是ANAREN公司的XC0900A-5S。输出功率耦合电路采用的是微带线耦合，输出隔离器33选用的是上海达信公司的M86994A30RBZW。

功放电路部分的射频输入信号由输入射频连接器P1输入、经过功分器1将输入信号分成功率相等的两路信号，其中一路信号输入射频信号检波，另一路射频信号输入到第一级放大器2，第一级放大器2放大后的信号输入到压控衰减器3，压控衰减器3的用于对功放的增益调节和功放输出最大功率锁定，压控衰减器3的输出信号经过第二级放大器4和第三级放大器5的放大后输入到末级六路放大器；末级六路放大器的3个Doherty合路的结构是完全相同的，最后3个Doherty合路的输出经第六3dB耦合器25和第二5dB耦合器30合路成一路信号输出到输出功率耦合电路32，输出功率耦合电路主要用于将输出功率耦合出一部分用于输出功率检波，信号经输出功率耦合电路32后输出到输出隔离器33，输出隔离器用于对功放的保护，信号经输出隔离器输出后经过输出射频连接器直接输出。

另外功放电源、检波和数字控制电路用于实现功放的过功率、过驻波、过温度、电源故障和器件失效告警功能，同时给功放的各部分提供所需的28V、5V、3.3V电压。这些电路为通用电路。

Claims (4)

1.一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，其特征是它包括第一5dB耦合器(6)、第一吸收负载(7)、第一3dB耦合器(8)、第二吸收负载(9)、第一合路单元、第二合路单元、第三合路单元、第六吸收负载(24)、第六3dB耦合器(25)、第二5dB耦合器(30)、第七吸收负载(31)；第一5dB耦合器(6)的输入端接驱动级放大电路的输出，第一5dB耦合器(6)的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器(10)的输入端，第一5dB耦合器(6)的-90度耦合输出端接第一3dB耦合器(8)的输入端；第一3dB耦合器(8)的隔离端接第二吸收负载(9)，第一5dB耦合器(6)的隔离端接第一吸收负载(7)；第一3dB耦合器(8)的0度耦合端接第二合路单元的第三3dB耦合器(12)的输入端，第一3dB耦合器(8)的-90度耦合端接第三合路单元的第四3dB耦合器(15)的输入端；

第一合路单元的第五3dB耦合器(23)的输出端接第六3dB耦合器(25)的-90度耦合端；第二合路单元的第七3dB耦合器(26)的输出端接第六3dB耦合器(25)的0度耦合端；第三合路单元的第八3dB耦合器(28)的输出端接第二5dB耦合器(30)的-90度耦合端；

第六3dB耦合器(25)的隔离端接第六吸收负载(24)，第六3dB耦合器(25)的输出端接第二5dB耦合器(30)的0度耦合端；第二5dB耦合器(30)的隔离端接第七吸收负载(31)，第二5dB耦合器(30)的输出端输出放大信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，其特征是：第一合路单元包括第二3dB耦合器(10)、第三吸收负载(11)、第一末级放大器(16)、第二末级放大器(17)、第一负载线(22)、第五3dB耦合器(23)；第二3dB耦合器(10)的隔离端接第三吸收负载(11)，第二3dB耦合器(10)的0度耦合端接第一末级放大器(16)的输入端，第二3dB耦合器(10)的-90度耦合端接第二末级放大器(17)的输入端；第一末级放大器(16)的输出端接第五3dB耦合器(23)的-90度耦合端，第二末级放大器(17)的输出端接第五3dB耦合器(23)的0度耦合端，第五3dB耦合器(23)的隔离端接第一负载线(22)。

3.根据权利要求1所述的一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，其特征是：第二合路单元包括第三3dB耦合器(12)、第四吸收负载(13)、第三末级放大器(18)、第四末级放大器(19)、第七3dB耦合器(26)、第二负载线(27)；第三3dB耦合器(12)的隔离端接第四吸收负载(13)，第三3dB耦合器(12)的0度耦合端接第三末级放大器(18)的输入端，第三3dB耦合器(12)的-90度耦合端接第四末级放大器(19)的输入端；第三末级放大器(18)的输出端接第七3dB耦合器(26)的-90度耦合端，第四末级放大器(19)的输出端接第七3dB耦合器(26)的0度耦合端；第七3dB耦合器(26)的隔离端接第二负载线(27)。

4.根据权利要求1所述的一种用于基站系统功率放大器的末级六路放大器，其特征是：第三合路单元包括第五吸收负载(14)、第四3dB耦合器(15)、第五末级放大器(20)、第六末级放大器(21)、第八3dB耦合器(28)、第三负载线(29)；第四3dB耦合器(15)的隔离端接第五吸收负载(14)，第四3dB耦合器(15)的0度耦合端接第五末级放大器(20)的输入端，第四3dB耦合器(15)的-90度耦合端接第六末级放大器(21)的输入端；第五末级放大器(20)的输出端接第八3dB耦合器(28)的0度耦合端，第六末级放大器(21)的输出端接第八3dB耦合器(28)的-90度耦合端；第八3dB耦合器(28)的隔离端接第三负载线(29)。

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