CN202014226U - 一种3路Doherty高效率放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种3路Doherty高效率放大器，包括第一耦合器、第一吸收负载、第二耦合器、第二吸收负载、第一末级放大器、第二末级放大器、第三末级放大器、1/4波长线和阻抗变换线。为了满足高效率对Doherty合路技术进行了改进，传统的Doherty合路技术是一个主放大器和一个峰值放大器进行合路，本实用新型中的改进型Doherty技术中将包括一个主放大器和两个峰值放器，由两个工作在C类的峰值放大器和一个主放大器一起构成一个3路Doherty放大器。本实用新型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
技术领域
本实用新型属于基站功率放大器技术领域，具体涉及一种3路Doherty高效率放大器。
背景技术
射频功率放大器是3G基站系统（第三代移动通信基站系统）的关键部件。目前用于3G基站系统的功率放大器正向高功率、高效率、高线性和低成本方向发展。对高效率功放而言效率是永恒的主题，同时成本因素也是功率放大器设计时需要重点考虑的因素，如何做到既能满足高效率、高线性的要求，又能做到低成本是基站射频功率放大器设计领域的一个挑战。要做到这一点必须利用高效率技术，目前Doherty高效率技术的使用上传统的两路平衡式Doherty合路技术提高效率的余量有限一般只能达到30%以上，通过对Doherty合路技术的改进，如何进一步提高末级放大器的效率是高效率放大器设计上值得关注的议题。
同时在进行高效率功放设计时，采用2管或4管合路的设计方式比较多，即都是采用双路平衡合路，而采用非平衡的合路方式则应用的比较少。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种高效率、成本低的一种3路Doherty高效率放大器。
本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种3路Doherty高效率放大器，其特征在于：它包括第一耦合器、第一吸收负载、第二耦合器、第二吸收负载、第一末级放大器、第二末级放大器、第三末级放大器、1/4波长线和阻抗变换线；
其中第一耦合器的输入端为3路Doherty高效率放大器的输入端，第一耦合器的隔离端接第一吸收负载后接地；
第二耦合器的输入端与第一耦合器的-90°输出端连接，第二耦合器的隔离端接第二吸收负载后接地；
第一末级放大器的输入端接第一耦合器的0°输出端；第二末级放大器的输入端接第二耦合器的0°输出端；第三末级放大器的输入端接第二耦合器的-90°输出端；第一末级放大器的输出端接1/4波长线的输入端；
1/4波长线的输出端、第二末级放大器的输出端和第三末级放大器的输出端连接在一起接到阻抗变换线的输入端，阻抗变换线的输出端输出放大信号。
按上述方案，所述的第一耦合器的0°输出端与第一末级放大器的输入端之间通过微带线连接；第一耦合器的-90°输出端与第二耦合器的输入端之间通过微带线连接；第二耦合器的0°输出端与第二末级放大器的输入端之间通过微带线连接，第二耦合器的-90°输出端与第三末级放大器的输入端之间通过微带线连接。
按上述方案，所述的第一耦合器选用通用的3dB耦合器或5dB耦合器；所述的第二耦合器选用通用的3dB耦合器或5dB耦合器。
按上述方案，所述的第一吸收负载和第二吸收负载均为50欧姆负载电阻。
按上述方案，所述的阻抗变换线的阻抗为28.8欧姆。
按上述方案，所述的第一末级放大器、第二末级放大器和第二末级放大器选用的是Freescale公司的MRFE8S9200NR3。
本实用新型的工作原理为：为了满足高效率对Doherty合路技术进行了改进，传统的Doherty合路技术是一个主放大器和一个峰值放大器进行合路，本实用新型中的改进型Doherty技术中将包括一个主放大器（即第一末级放大器）、两个峰值放器（即第二末级放大器和第三末级放大器）。由两个工作在C类的峰值放大器和一个主放大器一起构成一个3路Doherty放大器。
输入到该放大器的射频信号经过第一耦合器将射频信号分成两路，一路信号相位相对于输入信号为0°，另一路信号相位相对于输入信号为-90°。0°相位输出端信号经过第一末级放大器进行放大；另一路-90°相位输出信号经第二个耦合器将射频信号分成两路，一路信号相位为相对于该第二耦合器的输入信号的相位为0°，0°相位输出端信号经过第二末级放大器进行放大，另一路信号相位为-90°，-90°相位输出端信号经过第三末级放大器进行放大，将三路放大器合成后将50/3欧姆经过阻抗为28.8欧姆的阻抗变换线将阻抗最终变换成50欧姆输出被放大后的射频信号，第一末级放大器工作在AB类作为载波放大器，第二末级放大器、第三末级放大器都工作在C类作为峰值放大器。本电路的特点是由两个工作在C类的峰值放大器构成一个工作在AB类的放大器，使得功放的效率在原来单峰值放大器的基础上有了进一歩的提高。
这样设计使得Doherty高效率放大器的工作效率达到43%以上；该Doherty高效率放大器用在150W高效率、多载波功率放大器上可使得整机效率可达到43%。在功放输出平均功率150W（GSM6载波30M和CDMA 8载波20M）的情况下，通过配合外加的DPD（数字预失真）补偿电路，功放的整机线性性能为：对CDMA信号，ACPR，750KHZ＜-65dBc，1.98MHZ＜-70dBc，且4MHZ、6.4MHZ、16MHZ处的杂散＜-36dBm，功放的整机效率大于43%；在GSM信号6载波条件下互调优于-70dBc，8PSK信号CFR及DPD闭环时功放输出EVM指标RMS≤5.5%（常温下，输出功率≤额定输出功率）Peak≤17%（常温下，输出功率≤额定输出功率时）。
并且已经通过高低温实验和可靠性实验，功放电路工作可靠、稳定，可广泛应用于3G基站功放。
本实用新型的有益效果为：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。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的应用原理图。
图中：1-第一耦合器，2-第一吸收负载，3-第二耦合器，4-第二吸收负载，5-第一末级放大器，6-第二末级放大器，7-第三末级放大器，8-1/4波长线，9-阻抗变换线，10-滤波器，11-第一级驱动放大器，12-温补衰减器或者压控衰减器，13-第二驱动级放大器，14-第三驱动级放大器，15-电压转换及控制电路，16-输出隔离器，P1为输入射频连接器，P2为输出射频连接器，P3为前向输出功率耦合口，P4为反向功率耦合输出口；D1-数字接口，D2-电源接口。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图，它包括第一耦合器1、第一吸收负载2、第二耦合器3、第二吸收负载4、第一末级放大器5、第二末级放大器6、第三末级放大器7、1/4波长线8和阻抗变换线9。
其中第一耦合器1的输入端为3路Doherty高效率放大器的输入端，第一耦合器1的隔离端接第一吸收负载2后接地；第二耦合器3的输入端与第一耦合器1的-90°输出端通过微带线连接，第二耦合器3的隔离端接第二吸收负载4后接地；第一末级放大器5的输入端通过微带线接第一耦合器1的0°输出端；第二末级放大器6的输入端通过微带线接第二耦合器3的0°输出端；第三末级放大器7的输入端通过微带线接第二耦合器3的-90°输出端；第一末级放大器5的输出端接1/4波长线8的输入端；1/4波长线8的输出端、第二末级放大器6的输出端和第三末级放大器7的输出端连接在一起接到阻抗变换线9的输入端，阻抗变换线9的输出端输出放大信号。
第一末级放大器5工作在AB类作为末级的载波放大器，第二末级放大器6、第三末级放大器7工作在C类作为峰值放大器，然后第一末级放大器5和第二末级放大器6、第三末级放大器7构成一个3路Doherty放大器。
第一耦合器1、第二耦合器3选用通用的（0°、-90°）3dB耦合器或（0°、-90°）5dB耦合器，选择标准是根据峰值放大器的增益决定。
第一吸收负载2、第二吸收负载4为50欧姆负载电阻，其额定功率参数根据本合路放大器的输入功率而定。
阻抗变换线9的阻抗为28.8欧姆。
本实用新型可广泛应用于2G、3G基站系统高效率、多载波功率放大器上，下面举1个应用于GSM6载波30M信号带宽基站系统150W高效率、多载波功率放大器上的实例。
应用实例：GSM6载波30M信号输出功率150W、工作频段925～960MHz的高效率功放，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，Doherty高效率放大器，电压转换和控制电路，输出隔离器16，输出射频接连接器P2，数字接口D1，电源接口D2。驱动级放大电路包括：滤波器10，第一驱动级放大器11，温补衰减器（或者压控衰减器）12，第二驱动级放大器13，第三驱动级放大器14。
输入射频连接器P1连接滤波器10的输入端，滤波器10的输出端连接第一驱动级放大器11的输入端，第一驱动级放大器11的输出端连接温补衰减器（或者压控衰减器）12的输入端，温补衰减器（或者压控衰减器）12的输出端连接第二驱动级放大器12的输入端，第二驱动级放大器12的输出端连接第三驱动级放大器13的输入端，第三驱动级放大器13的输出端连接Doherty高效率放大器中第一耦合器1的输入端。Doherty高效率放大器的输出接输出隔离器16的输入端，输出隔离器16的输出端接输出射频连接器P2。输出功率通过前向耦合电路耦合一部分到前向输出功率耦合口P3，隔离器的反射端口接反向功率耦合输出口P4。功放的供电接电源连接器D2，控制信号接数字接口D1。
其中温补衰减器（压控衰减器）12选用的是韩国Yokohama Denshi Seiko. Co. Ltd公司的PXV1220S-4dBN2，压控衰减器是选用Agilent公司的HSMP3814，第一驱动级放大器11选用的是RFMD公司的RF3315，第二驱动级放大器13选用的是RFMD公司的RF3315×2，第三驱动级放大器14选用的是Freescale公司的MRFE6S9060NR1，第一末级放大器5、第二末级放大器6、第三末级放大器7选用的是Freescale公司的MRFE8S9200NR3；第一耦合器1和第二耦合器3选用的是ANAREN(或者是RN2)公司的XC0900A-5或SXC0900A-3S，RCP890A05或RCP890D03；输出功率耦合电路采用的是微带线耦合，输出隔离器17选用的是深圳华扬HYH504GZ 925-960MHZ。
Claims (6)
1.一种3路Doherty高效率放大器，其特征在于：它包括第一耦合器、第一吸收负载、第二耦合器、第二吸收负载、第一末级放大器、第二末级放大器、第三末级放大器、1/4波长线和阻抗变换线；
其中第一耦合器的输入端为3路Doherty高效率放大器的输入端，第一耦合器的隔离端接第一吸收负载后接地；
第二耦合器的输入端与第一耦合器的-90°输出端连接，第二耦合器的隔离端接第二吸收负载后接地；
第一末级放大器的输入端接第一耦合器的0°输出端；第二末级放大器的输入端接第二耦合器的0°输出端；第三末级放大器的输入端接第二耦合器的-90°输出端；第一末级放大器的输出端接1/4波长线的输入端；
1/4波长线的输出端、第二末级放大器的输出端和第三末级放大器的输出端连接在一起接到阻抗变换线的输入端，阻抗变换线的输出端输出放大信号。
2.根据权利要求1所述的3路Doherty高效率放大器，其特征在于：所述的第一耦合器的0°输出端与第一末级放大器的输入端之间通过微带线连接；第一耦合器的-90°输出端与第二耦合器的输入端之间通过微带线连接；第二耦合器的0°输出端与第二末级放大器的输入端之间通过微带线连接，第二耦合器的-90°输出端与第三末级放大器的输入端之间通过微带线连接。
3.根据权利要求2所述的3路Doherty高效率放大器，其特征在于：所述的第一耦合器选用通用的3dB耦合器或5dB耦合器；所述的第二耦合器选用通用的3dB耦合器或5dB耦合器。
4.根据权利要求2或3所述的3路Doherty高效率放大器，其特征在于：所述的第一吸收负载和第二吸收负载均为50欧姆负载电阻。
5.根据权利要求2或3所述的3路Doherty高效率放大器，其特征在于：所述的阻抗变换线的阻抗为28.8欧姆。
6.根据权利要求2或3所述的3路Doherty高效率放大器，其特征在于：所述的第一末级放大器、第二末级放大器和第二末级放大器选用的是Freescale公司的MRFE8S9200NR3。
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