CN203632622U

CN203632622U - 一种功放电路及其印刷电路板

Info

Publication number: CN203632622U
Application number: CN201320813421.7U
Authority: CN
Inventors: 廖向前; 邹小川
Original assignee: Shenzhen Compatriots Ltd Co That Communicates By Letter
Current assignee: Shenzhen Compatriots Ltd Co That Communicates By Letter; China Grentech Corp Ltd
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2023-12-11

Abstract

本实用新型提供一种功放电路，包括射频放大电路，其中包括串联的前级驱动放大电路和末级放大电路、合路电路和反馈链路，其特征在于：末级放大电路包括第一合路组和第二合路组，第一合路组包括并联的第一主放大管与第一辅助放大管，第二合路组包括并联的第二主放大管和第二辅助放大管，第一辅助放大管前接λ/4的第一传输线，第一主放大管后接λ/4的第二传输线；第二辅助放大管前接λ/4的第三传输线，第二主放大管后接λ/4的第四传输线；功放电路包括监控控制电路和模块供电电路，监控控制电路与射频放大电路的各模块保持通信连接用于监控及控制射频放大电路的运行；监控控制电路包括MCU主监控模块，模块供电电路与MCU主监控模块相连，为各电路供电。

Description

一种功放电路及其印刷电路板

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体的，涉及一种功放电路及其印刷电路板。

背景技术

随着无线通讯技术，特别是CDMA第三代通讯网络的发展，运营商以及用户对覆盖要求越来越高。为了满足用户的需求，实现更广泛的覆盖，同时减少基站的数量以降低运营成本，就要求有更高的功率以覆盖更广的地方。但是高功率的产品也带来了高能耗，高能耗又会引发基站老化速度快、故障率高等问题。在一个典型的直放站系统中包括滤波器、LNA以及功率放大器，其中功率放大器是直放站后端最重要的部件，它消耗了直放站绝大部分功率，因此对于一个直放站来说，如果降低了功率放大器的功耗，也就降低了整机的功耗。

现有技术中，Doherty功放技术由于设计简单、对功放效率改善明显而越来越受到业界的青睐。Doherty功放技术是通过使用两个不同类型的功放部件分别承担不同的输入信号功率，尽可能保证两个功放部件都工作在各自的饱和区中，从而保证整个功放装置在尽量大的输入信号功率范围内都保持有较高的信号功率。然而在达到高功率效果的同时，仍然要考虑到牺牲的能耗，现有的传统Doherty功放技术不能很好地解决能耗过高的问题，因此，亟需一种可以降低功放能耗同时又保证足够高功率的功率放大装置。

实用新型内容

鉴于现有技术中能耗过高的问题，本实用新型提出了相应的解决方案，本实用新型主要提供一种高功率、低能耗的功放电路。

本实用新型提供的技术方案是：

一种功放电路，包括射频放大电路，所述射频放大电路包括串联的前级驱动放大电路和末级放大电路、合路电路和反馈链路，其特征在于：所述末级放大电路包括第一合路组和第二合路组，第一合路组包括并联的第一主放大管与第一辅助放大管，第二合路组包括并联的第二主放大管和第二辅助放大管，所述第一辅助放大管之前接有λ/4的第一传输线，所述第一主放大管后接λ/4的第二传输线；所述第二辅助放大管之前接有λ/4的第三传输线，所述第二主放大管后接λ/4的第四传输线；所述功放电路还包括监控控制电路和模块供电电路，所述监控控制电路与所述射频放大电路的各模块保持通信连接用于监控及控制所述射频放大电路的运行；所述监控控制电路包括MCU主监控模块，所述模块供电电路与所述MCU主监控模块相连，为各电路供电。

作为一种优选方案，所述第一合路组的第一主放大管、第一辅助放大管汇合后连接λ/4的第五传输线；所述第二合路组的第二主放大管、第二辅助放大管汇合后连接λ/4的第六传输线。

作为一种优选方案，所述前级驱动放大电路包括串接的第一级放大电路和第二级放大电路；在信号输入端口至第一级放大电路前依次串接有隔离器、ALC控制电路和ATT数控衰减电路；所述监控控制电路还包括用于检测输入信号大小的输入检测电路，所述输入检测电路一端连接在隔离器与ALC控制电路之间，另一端连接所述MCU主监控模块；所述MCU主监控模块与ALC控制电路相连接，用于控制功放在不同温度环境下保持固定的最大输出功率；所述MCU主监控模块与ATT数控衰减电路相连接，用于控制ATT数控衰减电路的衰减值；在所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间串接有增益温度补偿电路和滤波器；所述MCU主监控模块与所述增益温度补偿电路相连接。

作为一种优选方案，在末级放大电路与信号输出端口之间串接有合路电路和环形器；所述监控控制电路还包括反向功率检测电路，所述反向功率检测电路一端连接环形器，另一端连接MCU主监控模块；所述监控控制电路还包括输出功率检测电路，所述输出功率检测电路与所述环形器相连，用于检测输出信号的输出功率的大小；所述反馈链路与所述输出功率检测电路相连，用于提取输出信号。

作为一种优选方法，所述环形器中包括主信号微带，所述反馈链路包括一段耦合微带线，所述耦合微带线长14.4mm，宽1.7mm，位于所述环形器的入口，与主信号微带距离0.5mm。

本实用新型还提供一种功放电路的印刷电路板：

包括射频放大模块，所述射频放大模块包括串联的前级驱动放大模块和末级放大模块、合路模块和反馈链路模块，其特征在于：所述末级放大模块包括第一合路组和第二合路组，第一合路组包括第一主放大管与第一辅助放大管，第二合路组包括第二主放大管和第二辅助放大管，所述第一辅助放大管之前接有λ/4的第一传输线，所述第一主放大管后接λ/4的第二传输线；所述第二辅助放大管之前接有λ/4的第三传输线，所述第二主放大管后接λ/4的第四传输线；所述功放电路的印刷电路板还包括监控控制模块和供电模块，所述监控控制模块与所述射频放大模块的各模块保持通信连接用于监控及控制所述射频放大模块的运行；所述监控控制模块包括MCU主监控模块，所述MCU主监控模块包括CPU芯片、存储器和通信芯片，所述供电模块与所述MCU主监控模块相连，为各电路模块供电。

作为一种优选方案，所述前级驱动放大模块包括串接的第一级放大模块和第二级放大模块；在信号输入端口至第一级放大模块前依次串接有隔离器、ALC控制模块和ATT数控衰减模块；所述监控控制模块还包括用于检测输入信号大小的输入检测模块，所述输入检测模块一端连接在隔离器与ALC控制模块之间，另一端连接所述MCU主监控模块；所述MCU主监控模块与ALC控制模块相连接，用于控制功放在不同温度环境下保持固定的最大输出功率；所述MCU主监控模块与ATT数控衰减模块相连接，用于控制ATT数控衰减模块的衰减值。

作为一种优选方案，所述第一级放大模块包括第一放大管；所述第二级放大电路包括互相连接的第三放大管和第四放大管；所述ALC控制电路包括两个压控二极管；所述ATT数控衰减模块包括衰减器串行芯片；在第一级放大模块与第二级放大模块之间串接有增益温度补偿模块和滤波器；所述MCU主监控模块与所述增益温度补偿模块相连接；所述增益温度补偿模块包括反馈芯片。

作为一种优选方案，其特征在于，所述电路板具有微薄面板层和底层，射频链路的走线设置在所述微薄面板层。

相比现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

由于本实用新型选用了Doherty合路器，将4个场效应管分别经2个Doherty合路器合路，可以让功率放大器提前6dB达到最大效率，从而减少了功耗。本实用新型还增加了监控控制电路，更高效地监控每一环节的运行情况并做出相应调整，提高了功放电路的效率，减少了不必要的功耗。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种功放电路的原理图；

图2是图1所示功放电路的合路部分的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种印刷电路板的腔体分布示意图。

具体实施方式

参考图1，本实用新型所提供的功放电路，主要包括：射频放大电路、监控控制电路和模块供电电路。其中，射频放大电路包括若干串联的前级驱动放大电路和末级放大电路27、合路电路29和反馈链路。监控控制电路与射频放大电路的各模块保持通信连接，用于监控及控制所述射频放大电路的运行。监控控制电路包括MCU主监控模块50、输入检测电路49、反向功率检测电路45、输出功率检测电路41、以及反馈链路43。主监控模块50接收输入检测电路49、反向功率检测电路45、输出功率检测电路41、以及反馈链路43的输入。模块供电电路与MCU主监控模块50相连，为各电路供电。前级驱动放大电路包括串接的第一级放大电路和第二级放大电路。射频信号通过射频输入端（RFIN）11进入隔离器13，保证信号不会有过大的反向信号可以保护前级模块或者测试仪器，同时也保证模块的驻波在指标范围内。之后信号分为两路射频信号，一路经主路到ALC控制电路15，另一路进入输入检测电路49，输入检测电路用来检测此时的输入功率，ALC控制电路15可以通过MCU主监控模块50控制功放在不同温度环境下保持固定的最大输出功率，能够满足高功率输出的要求。如果功放的输出功率达到指定的最大输出功率后功率还在增加，此时ALC控制电路15会增加自己的衰减，降低模块的输入功率从而控制功放输出不会超过范围，同时保证了低能耗。经过ALC控制电路15后射频信号到达ATT数控衰减电路17，ATT数控衰减电路17在无衰减时提供一个通路，如果需要功放的增益降低时MCU主监控模块50可以发送指令使ATT数控衰减电路17衰减到指定值。经过数控衰减的信号进入功放的第一级放大电路19，该放大管提供20dB增益，之后进入增益温度补偿电路21，增益温度补偿电路21用于保证在不同温度下功放的增益稳定，具体来讲就是在不同温度下提供不同的衰减量来保证功放增益稳定在指标范围内。信号经过增益温度补偿电路21之后进入滤波器23，除去干扰信号后进入第二级放大电路25，该电路由两级放大管分别提供20dB增益，然后进入末级放大电路27。该放大电路由4个135W的管组成，保证51dBm功率的输出。

参考图1、图2，后级接入合路电路，该部分是将末级放大电路27的四个放大管分别经行2个Doherty方式合路，四个放大管中包括两个主放大管271和两个辅助放大管273。Doherty合路技术主要是将两个放大管合路，一个主放大管271与一个辅助放大管273组成第一合路组，另一个主放大管271与另一个辅助放大管273组成第二合路组，分别采用Doherty方式合路，主放大管271后接阻抗为50Ω的λ/4的传输线277，起到阻抗变换的作用。辅助放大管273前接50Ω的λ/4的传输线275，与主放大管271后的传输线汇合后接35Ω的λ/4的传输线279。当只有主放大管271工作时，主放大管271输出阻抗为100Ω，辅助放大管273的输出阻抗为无穷大没有输出。主放大管271将提前达到最大效率点，当输入持续增加，辅助放大管273开启，根据有源负载牵引的原理，主放大管271的阻抗逐渐下降，辅助放大管273的阻抗也持续下降，电流增加，到最后输出阻抗均为50Ω达到平衡。平衡式合路放大会在功放管饱和的时候达到最大效率，而本实用新型的Doherty合路技术可以让功放提前6dB达到最大效率。传统的Doherty合路技术采用两个放大管进行Doherty合路，对于100W以上的大功率功放其热量集中，升温较快，容易烧坏放大管，而本实用新型提供的功放电路和印刷电路板中采用4管合路分散了热量，很好的控制温升，同时其调试难度也比只用两个大功率管低，方便生产，增加了批量生产良品率。

最后输出信号经由环形器31达到信号输出端口33，信号经由环形器31时还会再分成两路，一路行至输出功率检测电路41，该电路主要检测输出功率的大小，另一路行至反馈链路43，反馈链路43主要作用是提取输出信号作为DPD校准的参考。该信号的线性状态和主信号越接近，DPD校准效果就会越好。反向功率检测电路45用于检测环形器中的反向功率大小，防止因为反向功率太大而导致放大管被烧坏。

模块供电电路47用于为整个功放的有源器件提供电源。

参考图1-图3，本实用新型还提供一种功放电路的印刷电路板。该印刷电路板的原理如上所述。印刷电路板主要包括：射频放大模块、监控控制模块和供电模块46。其中，射频放大模块包括若干串联的前级驱动放大模块和末级放大模块26、合路模块28和反馈链路模块，监控控制模块与射频放大模块的各模块保持通信连接，用于监控及控制所述射频放大模块的运行。监控控制模块包括MCU主监控模块50、输入检测模块、反向功率检测模块、输出功率检测模块、反馈链路模块42，供电模块46与MCU主监控模块相连，为各模块供电。前级驱动放大模块包括串接的第一级放大模块和第二级放大模块。在本实施例中，印刷电路板的平面尺寸为190mm*170mm，具有两层板。上层为微薄面板层，铜箔厚度为0.035mm，主要用于射频链路的走线，底层主要是铺地层，铜箔厚度为0.035mm。整个印刷电路板分为7个独立的腔体，第一腔体71内置MCUMCU主监控模块50以及供电模块46，第二腔体72内置ALC控制模块14、增益温度补偿模块20、第一级放大模块18、部分第二级放大模块24a。第三腔体73内置部分第二级放大模块24b。第四腔体74内置两个末级放大管及Doherty合路，第五腔体75为另外两个末级放大管及Doherty合路，第六腔体76主要内置功放的末级输出和隔离器。第七腔体77为耦合链路48的独立腔体，该独立腔体主要是保证耦合链路48不受其他信号干扰，让DPD校出最理想的效果。上述各腔体之间保持通信连接。

反馈链路模块包含一端耦合微带线，耦合微带线长14.4mm，宽1.7mm，位于环形器31的输入口，紧邻主信号微带，与主信号微带距离0.5mm，这些数值经过大量的实验和数据分析得出。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种功放电路，包括射频放大电路，所述射频放大电路包括串联的前级驱动放大电路和末级放大电路、合路电路和反馈链路，其特征在于：

所述末级放大电路包括第一合路组和第二合路组，第一合路组包括并联的第一主放大管与第一辅助放大管，第二合路组包括并联的第二主放大管和第二辅助放大管，所述第一辅助放大管之前接有λ/4的第一传输线，所述第一主放大管后接λ/4的第二传输线；所述第二辅助放大管之前接有λ/4的第三传输线，所述第二主放大管后接λ/4的第四传输线；

所述功放电路还包括监控控制电路和模块供电电路，所述监控控制电路与所述射频放大电路的各模块保持通信连接用于监控及控制所述射频放大电路的运行；

所述监控控制电路包括MCU主监控模块，所述模块供电电路与所述MCU主监控模块相连，为各电路供电。

2.如权利要求1所述的功放电路，其特征在于：

所述第一合路组的第一主放大管、第一辅助放大管汇合后连接λ/4的第五传输线；

所述第二合路组的第二主放大管、第二辅助放大管汇合后连接λ/4的第六传输线。

3.如权利要求1所述的功放电路，其特征在于：

所述前级驱动放大电路包括串接的第一级放大电路和第二级放大电路；在信号输入端口至第一级放大电路前依次串接有隔离器、ALC控制电路和ATT数控衰减电路；

所述监控控制电路还包括用于检测输入信号大小的输入检测电路，所述输入检测电路一端连接在隔离器与ALC控制电路之间，另一端连接所述MCU主监控模块；

所述MCU主监控模块与ALC控制电路相连接，用于控制功放在不同温度环境下保持固定的最大输出功率；所述MCU主监控模块与ATT数控衰减电路相连接，用于控制ATT数控衰减电路的衰减值；

在所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间串接有增益温度补偿电路和滤波器；所述MCU主监控模块与所述增益温度补偿电路相连接。

4.如权利要求1所述的功放电路，其特征在于，在末级放大电路与信号输出端口之间串接有合路电路和环形器；所述监控控制电路还包括反向功率检测电路，所述反向功率检测电路一端连接环形器，另一端连接MCU主监控模块；所述监控控制电路还包括输出功率检测电路，所述输出功率检测电路与所述环形器相连，用于检测输出信号的输出功率的大小；所述反馈链路与所述输出功率检测电路相连，用于提取输出信号。

5.如权利要求4所述的功放电路，其特征在于，所述环形器中包括主信号微带，所述反馈链路包括一段耦合微带线，所述耦合微带线长14.4mm，宽1.7mm，位于所述环形器的入口，与主信号微带距离0.5mm。

6.一种功放电路的印刷电路板，包括射频放大模块，所述射频放大模块包括串联的前级驱动放大模块和末级放大模块、合路模块和反馈链路模块，其特征在于：

所述末级放大模块包括第一合路组和第二合路组，第一合路组包括第一主放大管与第一辅助放大管，第二合路组包括第二主放大管和第二辅助放大管，所述第一辅助放大管之前接有λ/4的第一传输线，所述第一主放大管后接λ/4的第二传输线；所述第二辅助放大管之前接有λ/4的第三传输线，所述第二主放大管后接λ/4的第四传输线；

所述功放电路的印刷电路板还包括监控控制模块和供电模块，所述监控控制模块与所述射频放大模块的各模块保持通信连接用于监控及控制所述射频放大模块的运行；

所述监控控制模块包括MCU主监控模块，所述MCU主监控模块包括CPU芯片、存储器和通信芯片，所述供电模块与所述MCU主监控模块相连，为各电路模块供电。

7.如权利要求6所述的功放电路的印刷电路板，其特征在于：

8.如权利要求6所述的功放电路的印刷电路板，其特征在于，所述前级驱动放大模块包括串接的第一级放大模块和第二级放大模块；在信号输入端口至第一级放大模块前依次串接有隔离器、ALC控制模块和ATT数控衰减模块；所述监控控制模块还包括用于检测输入信号大小的输入检测模块，所述输入检测模块一端连接在隔离器与ALC控制模块之间，另一端连接所述MCU主监控模块；所述MCU主监控模块与ALC控制模块相连接，用于控制功放在不同温度环境下保持固定的最大输出功率；所述MCU主监控模块与ATT数控衰减模块相连接，用于控制ATT数控衰减模块的衰减值。

9.如权利要求8所述的功放电路的印刷电路板，其特征在于，所述第一级放大模块包括第一放大管；所述第二级放大电路包括互相连接的第三放大管和第四放大管；所述ALC控制电路包括两个压控二极管；所述ATT数控衰减模块包括衰减器串行芯片；在第一级放大模块与第二级放大模块之间串接有增益温度补偿模块和滤波器；所述MCU主监控模块与所述增益温度补偿模块相连接；所述增益温度补偿模块包括反馈芯片。

10.如权利要求6至9中任意一项所述的功放电路的印刷电路板，其特征在于，所述电路板具有微薄面板层和底层，射频链路的走线设置在所述微薄面板层。