CN201821426U - Uhf数字电视发射机功率放大装置及功率放大设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种UHF数字电视发射机功率放大装置及功率放大设备，包括第一功分器、第一功放器、第二功放器、第一栅极电压、第二栅极电压、第一微带线、第二微带线、第三微带线、PK点和阻抗匹配电路；通过把并行设置的第一功放器和第二功放器设置成不同的工作状态，第二功放器根据输入信号的功率分配来包络所述第二栅极电压的大小，开启第二功放器并逐渐放大信号。本实用新型的有益效果是：应用本实用新型的UHF数字电视发射机中，用实验测试结果得出效率比传统的设计方法提高将近一倍，从而减小散热压力，简化散热和电源设计。

Description

UHF数字电视发射机功率放大装置及功率放大设备 

技术领域

本实用新型涉及一种数字电视发射机，尤其涉及一种UHF数字电视发射机反向doherty功率放大装置及功率放大设备。 

背景技术

随着现在数字传输中一些高PAR信号的采用，加上低碳节能环保的需要，要求功放在大动态范围内对高PAR信号均能保持较高的效率。在传统的数字电视广播发射机中，通过降低功率放大器的功效为代价为基础的将信号由饱和区调回到线性区，消耗了发射机绝大部分功率。于是出现了很多线性化技术，Doherty技术就是一种不错的选择，但是传统的Doherty功率放大器有其局限性。由于其峰值放大器较低的静态偏置点，单元的峰值电流始终是低于承运值，无法同时使两个单元的负载阻抗同时调制到输出最大功率的最佳匹配阻抗值，这样任何一单元都无法满足全功率输出。 

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种UHF数字电视发射机反向doherty功率放大装置，将载波放大器后四分之一波长阻抗变换器反置到峰值放大器后面，通过提高在低激励水平时载波放大器的容量效率来提升数字电视发射机的效率。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种UHF数字电视发射机反向doherty功率放大装置，包括第一功分器、第一功放器、第二功放器、第一栅极电压、第二栅极电压、第一微带线、第二微带线、第三微带线、PK点和阻抗匹配电路； 

输入信号电连接第一功分器的输入端，所述第一功分器第一输出端 电连接第一微带线的输入端，所述第一微带线的输出端电连接第一功放器的第一输入端，所述第一栅极电压电连接所述第一功放器的第二输入端；所述第一功分器第二输出端电连接第二功放器的第一输入端，所述第二栅极电压电连接所述第二功放器的第二输入端所述第二功放器的输出端电连接第二微带线的输入端；所述第一功放器的输出端和所述第二微带线的输出端通过PK点与第三微带线的输入端电连接，第三微带线的输出端与阻抗匹配电路的输入端连接； 

通过把并行设置的第一功放器和第二功放器设置成不同的工作状态，第二功放器根据输入信号的功率分配来包络所述第二栅极电压的大小，开启第二功放器并逐渐放大信号。 

本实用新型采用的另外一个技术方案是：提供一种UHF数字电视发射机doherty功率放大设备，包括第二功分器、第三功分器、第四功分器、第一功放装置、第二功放装置、第三功放装置、第四功放装置、第一合路器、第二合路器、第三合路器；其中，所述第一功放装置、第二功放装置、第三功放装置、第四功放装置使用上述的功率放大装置； 

输入信号与第二功分器的输入端电连接，所述第二功分器的第一输出端与第三功分器的输入端电连接，该第二功分器的第二输出端与第四功分器的输入端电连接，第三功分器的第一输出端与第一功放装置电连接，该第三功分器的第二输出端与第二功放装置电连接，所述第四功分器的第一输出端与第三功放装置电连接，该第四功分器的第二输出端与第四功放装置电连接； 

所述第一功放装置的输出端与第二合路器的第一输入端电连接，所述第二功放装置的输出端与第二合路器的第二输入端电连接，所述第三功放装置的输出端与第三合路器的第一输入端电连接，所述第四功放装置的输出端与第三合路器的第二输入端电连接；所述第二合路器的输出端与所述第一合路器的第一输入端电连接，所述第三合路器的输出端与第一合路器的第二输入端电连接，第一合路器输出端输出放大信号。 

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的doherty功率放大装置，本实用新型将载波放大器后四分之一波长阻抗变换器反置到峰值放 大器后面，通过提高在低激励水平时载波放大器的容量效率来提升数字电视发射机的效率。应用本实用新型的UHF数字电视发射机中，用实验测试结果得出效率比传统的功率回退电路提高将近一倍，比现有的doherty功率放大电路提高2％～4％，从而减小散热压力，简化散热和电源设计。 

附图说明

图1是本实用新型功率放大装置实施例的结构方框图； 

图2是本实用新型功率放大装置实施例的电路图； 

图3是本实用新型功率放大设备实施例的结构方框图。 

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。 

请参阅图1以及图2，本实用新型UHF数字电视发射机反向doherty功率放大装置实施例的结构方框图所示：信号输入端1、第一功分器2、第一功放器3、第二功放器4、第一栅极电压5、第二栅极电压6、第一微带线7、第二微带线8、第三微带线9、PK点、阻抗匹配电路10和信号输出端11； 

信号输入端1电连接第一功分器2的输入端，所述第一功分器2第一输出端电连接第一微带线7的输入端，所述第一微带线7的输出端电连接第一功放器3的第一输入端，所述第一栅极电压5电连接所述第一功放器3的第二输入端；所述第一功分器2第二输出端电连接第二功放器4的第一输入端，所述第二栅极电压6电连接所述第二功放器4的第二输入端，所述第二功放器4的输出端电连接第二微带线8的输入端；所述第一功放器3的输出端和所述第二微带线8的输出端通过PK点与第三微带线9的输入端电连接，第三微带线9的输出端与阻抗匹配电路10的输入端连接，阻抗匹配电路10的输出端连接信号输出端11； 

通过把并行设置的第一功放器3和第二功放器4设置成不同的工作状态，第二功放器4根据输入信号的功率分配来包络所述第二栅极电压 6的大小，开启第二功放器4并逐渐放大信号。 

所述第一功放器3为载频放大器，工作在AB类线性工作模式；所述第二功放器4为峰值放大器，工作在C类非线性工作模式；所述第一微带线7、第二微带线8、第三微带线9三条微带线之间具有不同的阻抗；所述阻抗匹配电路10根据输入功率的变化自动态调整负载。 

所述第一微带线7和第二微带线8的阻抗均为50Ω，1/4λ，所述第三微带线9的阻抗为35Ω，1/4λ。 

如图3所示，UHF数字电视发射机doherty功率放大设备，包括使用如图2所示的四个功放装置，包括第二功分器U1、第三功分器U2、第四功分器U3、第一功放装置U4、第二功放装置U5、第三功放装置U6、第四功放装置U7、第一合路器U8、第二合路器U9、第三合路器U10。 

上述的功率放大设备各部件的连接关系为：输入信号与第二功分器U1的输入端电连接，所述第二功分器U1的第一输出端与第三功分器U2的输入端电连接，该第二功分器U1的第二输出端与第四功分器U3的输入端电连接，第三功分器U2的第一输出端与第一功放装置U4电连接，该第三功分器U2的第二输出端与第二功放装置U5电连接，所述第四功分器U3的第一输出端与第三功放装置U6电连接，该第四功分器U3的第二输出端与第四功放装置U7电连接； 

所述第一功放装置U4的输出端与第二合路器U9的第一输入端电连接，所述第二功放装置U5的输出端与第二合路器U9的第二输入端电连接，所述第三功放装置U6的输出端与第三合路器U10的第一输入端电连接，所述第四功放装置U7的输出端与第三合路器U10的第二输入端电连接；所述第二合路器U9的输出端与所述第一合路器U8的第一输入端电连接，所述第三合路器U10的输出端与第一合路器U8的第二输入端电连接，第一合路器U8输出端输出放大信号。 

上述各部件间的信号流向关系为：输入信号RFIN被第二功分器U1分为两路信号，第一路信号送入第三功分器U2，第二路信号送入第四功分器U3；经第三功分器U2输出的两路信号一路送入第一功放装置 U4，另一路送入第二功放装置U5，经第四功分器U3输出的两路信号一路送入第三功放装置U6，另一路送入第四功放装置U7；第一功放装置U4和第二功放装置U5放大后的信号送入第二合路器U9进行信号合路，第三功放装置U6和第四功放装置U7放大后的信号送入第三合路器U10进行信号合路，第二合路器U9和第三合路器U10将信号合路后的输出信号送入第一合路器U8进行信号合路，第一合路器直接输出放大信号RFOUT。 

本实用新型实施例的工作原理如下： 

(1)在低激励模式(0-Pave)时，峰值放大器处于关闭状态。此载波放大器工作在AB类工作状态，此时只有载波放大器工作，放大器的效率及线性主要由载波放大器决定。为了增加其效率，必须尽可能降低匹配电路带来的损耗。如图2所示，通过把四分之一波长Z0阻抗变换器放置在辅助放大器后面，在小功率时，由四分之一波长阻抗变换器Z1的阻抗变换，可知载波放大器输出端阻抗为25欧，即小功率时容易达到最佳效率。此种转换可以使此功放在阻抗变换的同时，又减少载波放大器自身匹配电路的损耗。 

(2)在高激励模式(Pave-PEP)时，此时的输入信号的幅值可以使峰值放大器开启，根据负载牵引技术，随着辅助功放的电流增加，主功放的视在输出阻抗也将发生变化。由于峰值放大器的导通，其增益的扩张将弥补载波放大器增益的压缩，可以得到一个较好的平坦度，有效地提高了功放的P-1dB，提高了系统的效率。 

(3)峰值放大器静态偏置点的设定，应须使其的传输特性曲线光滑，无明显的不连续现象产生。 

此种功放结构可在较小的激励模式下达到更高的功率附加效率值及更好的线性度，主要归功于在低激励模式时载波放大器的输出负载调制更容易达到最佳效率的阻抗匹配点。 

为了获得高的频谱效率，所有的数字电视系统都使用OFDM、宽的信道带宽和复杂的调制电路。要保证有良好的调制精度、噪声和杂散发射性能，就要求在发射机中使用线性(AB类)功率放大器。所以一种新型 的doherty功放设计方法，根据输入信号大小来逐渐开启功放管并合成放大信号，使得线性(AB类)功率放大器在高性能情况下很大程度的提高了效率。高的功放效率不仅可以降低数字电视发射机的设计成本，同样还降低致冷和备份设施等初期的投资成本和长远的维护成本。 

为了达到所需的发射机功率，一般都采用功率合成技术，先把输入信号均分成几路分别进行功率放大，再进行功率合成。这样可以有效得提升发射机的功率，而且电路更加稳定，一致性更好，带宽更宽。数字电视发射机最重要的就是末级功放，按上述方案设计了一个功放装置。通过然后把多个相同的功放装置合路，图3所示。通过把多个并行的功率放大管设置成不同的工作状态，末级功率放大管由固定的栅极电压改为根据输入信号功率分配来包络栅极电压的大小，使其和输入信号包络同步，这样可以得到更高效率，也可保证数字电视发射机所需的功率，同时功放装置的一致性，能让数字自适应预校正技术更好的自校，达到所需要的带肩比，保证被传输信号具有尽可能低的调制误码率，保证发射机发出去的信号始终处于高指标状态。 

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (4)

1.一种UHF数字电视发射机功率放大装置，其特征在于：包括第一功分器、第一功放器、第二功放器、第一栅极电压、第二栅极电压、第一微带线、第二微带线、第三微带线、PK点和阻抗匹配电路；

输入信号电连接第一功分器的输入端，所述第一功分器的第一输出端电连接第一微带线的输入端，所述第一微带线的输出端电连接第一功放器的第一输入端，所述第一栅极电压电连接所述第一功放器的第二输入端；所述第一功分器第二输出端电连接第二功放器的第一输入端，所述第二栅极电压电连接所述第二功放器的第二输入端；所述第二功放器的输出端电连接第二微带线的输入端；所述第一功放器的输出端和所述第二微带线的输出端通过PK点与第三微带线的输入端电连接，第三微带线的输出端与阻抗匹配电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的UHF数字电视发射机功率放大装置，其特征在于：所述第一功放器为载频放大器，工作在AB类线性工作模式；所述第二功放器为峰值放大器，工作在C类非线性工作模式；所述第一微带线、第二微带线、第三微带线三条微带线之间具有不同的阻抗；所述阻抗匹配电路根据输入功率的变化自动态调整负载。

3.根据权利要求2所述的UHF数字电视发射机功率放大装置，其特征在于：所述第一微带线和第二微带线的参数均为50Ω，1/4λ，所述第三微带线的参数为35Ω，1/4λ。

4.一种UHF数字电视发射机功率放大设备，其特征在于，包括第二功分器、第三功分器、第四功分器、第一功放装置、第二功放装置、第三功放装置、第四功放装置、第一合路器、第二合路器、第三合路器；其中，所述第一功放装置、第二功放装置、第三功放装置、第四功放装置使用如权利要求1所述的功率放大装置；

输入信号与第二功分器的输入端电连接，所述第二功分器的第一输出端与第三功分器的输入端电连接，该第二功分器的第二输出端与第四功分器的输入端电连接，第三功分器的第一输出端与第一功放装置电连 接，该第三功分器的第二输出端与第二功放装置电连接，所述第四功分器的第一输出端与第三功放装置电连接，该第四功分器的第二输出端与第四功放装置电连接；

所述第一功放装置的输出端与第二合路器的第一输入端电连接，所述第二功放装置的输出端与第二合路器的第二输入端电连接，所述第三功放装置的输出端与第三合路器的第一输入端电连接，所述第四功放装置的输出端与第三合路器的第二输入端电连接；所述第二合路器的输出端与所述第一合路器的第一输入端电连接，所述第三合路器的输出端与第一合路器的第二输入端电连接，第一合路器输出端输出放大信号。 

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