CN204089736U - 一种用于tdd模式下的视频带宽增强功放器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，所述视频带宽增强功放器包括推动级功放器和末级功放器，所述推动级功放器由栅压供电网络a、漏压供电网络a、功率分配网络a、合路网络、推动功放a和推动功放b组成，其中，所述栅压供电网络a由栅压偏置电路a、栅压偏置电路b、视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b组成。本实用新型有益的效果：本实用新型可大大提高功率放大器效率的同时，通过合适选取视频带宽增强网络中的阻容值，有效改善了doherty功放的视频带宽，使得其应用于同一个TDD模式的数字预失真平台时的线性指标得到了显著的提高。
Description
技术领域
本实用新型属于移动通信领域，尤其涉及一种用于TDD模式下的视频带宽增强功放器。
背景技术
当前移动通信系统中的设备都朝着小型化，集成化，节能化发展，尤其是节能化的目标对通信设备的低功耗要求越来越严格。在基站设备或基站子系统相关设备中，功率放大器模块的功耗会占到整机功耗的60％左右，所以提高功率放大器模块的效率对降低整机功耗起到了至关重要的作用。另一外方面，在TDD模式的移动通信系统中，基站到用户移动设备之间的上行与下行通信使用的是同一频率信道的不同时隙，用时间来分离接收和发射信道。应用于TDD模式的功率放大器的工作模式是：下行处于打开工作状态，上行处于关闭状态，即上下行切换模式。上下行工作的时间间隔要满足基站系统的时隙分配要求，保证上行工作时，下行信号关闭。
doherty技术能有效的提高功率放大器的效率，但是其线性指标会随之恶化，所以通常会与各种预失真技术，特别是数字预失真技术相配合使用。然而传统的doherty功放与数字预失真技术相配合使用时，由于受到doherty功放的视频带宽的约束，导致线性指标改善受限。尤其是工作于TDD模式下的doherty功放，由于工作状态满足上下行切换时延要求，线性指标会与下行常开模式下有1～2dB的恶化。
实用新型内容
在doherty功放与数字预失真平台中，由于doherty功放的视频带宽会影响到数字预失真的效果，较窄的视频带宽会导致数字预失真效果欠佳，所以本实用新型在推动级功放和末级功放的栅极和漏极供电部分分别接入了视频带宽增强网络。同时考虑到应用于TDD模式的移动通信网络中，所以对视频带宽增强网络使用的电阻的阻值和电容的容值做出了范围框定。通过选取合适的阻容值，可以有效改善doherty功放的视频带宽，从而提高在同一个TDD数字预失真平台中的doherty功放线性指标的改善量。同时，采用对称doherty功放大大提高了功放回退7dB时的输出效率，并且末级功放采用的是同一型号的功放管，所以功放的特性一致性可以有所保证。
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其能有效提高射频功率放大器的效率。同时通过提高doherty功放的视频带宽，使之工作于TDD模式下时，与同一数字预失真技术平台配合线性指标能提高6～8dB。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，所述视频带宽增强功放器包括推动级功放器和末级功放器，其中，推动级功放器为平衡式功放结构，所述末级功放器为doherty功放结构；所述推动级功放器主要由栅压供电网络a、漏压供电网络a、功率分配网络a、合路网络、推动功放a和推动功放b组成，其中，所述栅压供电网络a主要由栅压偏置电路a、栅压偏置电路b、视频带宽增强网络a和视频带宽增强网络b组成，所述漏压供电网络a主要由漏压偏置电路a、漏压偏置电路b、视频带宽增强网络c和视频带宽增强网络d组成；所述末级功放器主要由栅压供电网络b、漏压供电网络b、功率分配网络b、阻抗变换及合路网络、载波功放a和峰值功放a组成，所述栅压供电网络b主要由栅压偏置电路c、栅压偏置电路d、视频带宽增强网络e和视频带宽增强网络f组成，所述漏压供电网络b主要由漏压偏置电路c、漏压偏置电路d、视频带宽增强网络g和视频带宽增强网络h组成；所述推动级功放器的实现链路包括：所述功率分配网络a实现将一路射频输入信号分成两路等功率同相位的射频输出信号，其一个输出端与推动功放a的输入端相连，另一个输出端与推动功放b的输入端相连；所述合路网络，实现将两条支路的射频输入信号合成一路射频信号输出，其一个输入端与推动功放a的输出端相连，另一个输入端与推动功放b的输出端相连；所述推动功放a的栅极电压供电部分由栅压偏置电路a、视频带宽增强网络a实现，所述推动功放b的栅极电压供电部分由栅压偏置电路b、视频带宽增强网络b实现；所述推动功放a的漏极电压供电部分由漏压偏置电路a、视频带宽增强网络c实现，所述推动功放b的漏极电压供电部分由漏压偏置电路b、视频带宽增强网络d实现；所述末级功放器的实现链路包括：所述功率分配网络b实现将一路射频输入信号分成两路等功率而相位差为90度的射频信号输出，其由相应频段的3dB电桥实现，在隔离端串接50欧姆的电阻做隔离，所述功率分配网络b的0度相移输出端与所述载波功放的输入端相连，90度相移输出端与所述峰值功放的输入端相连；载波功放的输出端与峰值功放的输出端分别与阻抗变换及合路网络的两个输入端相连，所述阻抗变换及合路网络将载波功放和峰值功放的输出信号进行合路，并起到阻抗变化的作用；所述载波功放的栅极电压供电部分由栅压偏置电路c、视频带宽增强网络e实现；所述峰值功放的栅极电压供电部分由栅压偏置电路d、视频带宽增强网络f实现；所述载波功放的漏极电压供电部分由漏压偏置电路c、视频带宽增强网络g实现；所述峰值功放的漏极电压供电部分由漏压偏置电路d，视频带宽增强网络h实现。
作为优选，所述功率分配网络a、功率分配网络b通过宽带微带威尔金森功分电路实现，其两条支路输出端之间并联一个适当功率等级的100欧姆电阻，以隔离两路输出信号。
作为优选，所述合路网络通过宽带微带威尔金森功分电路实现，其两条支路的输入端之 间可并联一个适当功率等级的100欧姆电阻，以隔离两路输入信号；所述阻抗变换及合路网络，其将载波功放和峰值功放的输出信号进行合路，并起到阻抗变化的作用；在输入信号较小时，峰值功放输出成开路状态，此时通过阻抗变换网络将载波功放的输出阻抗变换到100欧姆；随着输入信号增大到一定值时，峰值功放输出成饱和状态，此时通过阻抗变换网络将载波功放的输出阻抗变换到50欧姆。
作为优选，所述推动功放a和推动功放b使用两个分立的同一型号的LDMOS功放管并联实现，或使用一个LDMOS功放管，其内部集成了两个相同单元的功放单元；所述推动功放a和推动功放b都工作在B类偏置，在满足线性的条件下提高推动级功放器的效率；其通过合适选取视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络c、视频带宽增强网络d中的电容和电阻，增强推动级功放器的视频带宽，同时满足TDD模式下的切换需求。
作为优选，所述载波功放和峰值功放使用两个分立的同一型号的LDMOS功放管并联实现，或使用一个LDMOS功放管，其内部集成了两个相同单元的功放单元；所述载波功放工作在AB类偏置，峰值功放工作在C类偏置，其采用对称Doherty结构，提高末级功放器从饱和功率点回退7dB输出时的效率；其通过合适选取视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f的电容和电阻，合适选取视频带宽增强网络g、视频带宽增强网络h中的电容，增强末级功放器的视频带宽，同时满足TDD模式下的切换需求。
作为优选，所述栅压偏置电路a、栅压偏置电路b、栅压偏置电路c、栅压偏置电路d由若干电阻串并联组成，其中，栅压偏置电路a、栅压偏置电路b将供电电压经过分压后提供给推动级功放器所需的栅极工作电压；栅压偏置电路c、栅压偏置电路d将供电电压经过分压提供给末级功放器所需的栅极工作电压；所述漏压偏置电路a、漏压偏置电路b、漏压偏置电路c、漏压偏置电路d由磁珠、电解电容相关器件串并联组成；其中，所述漏压偏置电路a、漏压偏置电路b提供给推动级功放器所需稳定的、纹波小的漏极工作电压；所述漏压偏置电路c、漏压偏置电路d提供给末级功放器所需稳定的、纹波小的漏极工作电压。
作为优选，所述视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f，其由至少两个不同量级容值的电容并联再串联一个电阻组成，其大容值的电容量级为钠法(nF)量级，电阻阻值范围为10-100欧之间；所述视频带宽增强网络c，视频带宽增强网络d，视频带宽增强网络g，视频带宽增强网络h，其由至少两个不同量级容值的电容并联组成，其最大容值的电容量级为微法量级。
本实用新型所述的拓宽TDD模式下的doherty功放视频带宽的方法，该方法包括：
1)采用视频带宽增强功放器，其包括推动级功放器和末级功放器，其中，推动级功放器为平衡式功放结构，所述末级功放器为doherty功放结构；
2)所述推动级功放器的推动功放均工作在B类偏置，通过合适选取视频带宽增强网络中的电容和电阻，用来增强所述推动级功放器的视频带宽，同时满足TDD模式下的切换需求；
3)所述末级功放器中的载波功放工作在AB类偏置，峰值功放工作在C类偏置，通过合适选取视频带宽增强网络中的电容和电阻，用来增强所述末级功放器的视频带宽，同时满足TDD模式下的切换需求。
作为优选，所述视频带宽增强网络主要由视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络c、视频带宽增强网络d、视频带宽增强网络e，视频带宽增强网络f、视频带宽增强网络g、视频带宽增强网络h组成；所述视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f，其由至少两个不同量级容值的电容并联再串联一个电阻组成；所述视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f，其大容值的电容量级为钠法(nF)量级，电阻阻值范围为10-100欧之间；所述视频带宽增强网络c、视频带宽增强网络d、视频带宽增强网络g、视频带宽增强网络h，其由至少两个不同量级容值的电容并联组成，最大容值的电容量级为微法量级。
本实用新型的有益效果为：本实用新型可大大提高功率放大器效率的同时，通过合适选取视频带宽增强网络中的阻容值，有效改善了doherty功放的视频带宽，使得其应用于同一个TDD模式的数字预失真平台时的线性指标得到了显著的提高。
附图说明
图1是本实用新型系统原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：
如图1所示，本实用新型公开了一种用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其包括推动级功放器和末级功放器，所述推动级功放器采用平衡式功放结构，其由栅压供电网络a、漏压供电网络a、功率分配网络a、合路网络、推动功放a和推动功放b组成，其中，所述栅压供电网络a由栅压偏置电路a、栅压偏置电路b、视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b组成，所述漏压供电网络a由漏压偏置电路a、漏压偏置电路b、视频带宽增强网络c、视 频带宽增强网络d组成；所述末级功放器由栅压供电网络b、漏压供电网络b、功率分配网络b、阻抗变换及合路网络、载波功放a和峰值功放a组成，所述栅压供电网络b由栅压偏置电路c、栅压偏置电路d、视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f组成，所述漏压供电网络b由漏压偏置电路c、漏压偏置电路d、视频带宽增强网络g、视频带宽增强网络h组成。
其中，推动级功放器的实现链路包括：所述功率分配网络a实现将一路射频输入信号分成两路等功率同相位的射频输出信号，其一个输出端与推动功放a的输入端相连，另一个输出端与推动功放b的输入端相连；所述合路网络，实现将两条支路的射频输入信号合成一路射频信号输出，其通过微带威尔金森功分电路实现，其一个输入端与推动功放a的输出端相连，另一个输入端与推动功放b的输出端相连；所述推动功放a的栅极电压供电部分由栅压偏置电路a、视频带宽增强网络a实现，所述推动功放b的栅极电压供电部分由栅压偏置电路b、视频带宽增强网络b实现；所述推动功放a的漏极电压供电部分由漏压偏置电路a、视频带宽增强网络c实现，所述推动功放b的漏极电压供电部分由漏压偏置电路b、视频带宽增强网络d实现。
其中，所述末级功放器的实现链路包括：所述功率分配网络b实现将一路射频输入信号分成两路等功率而相位差为90度的射频信号输出，其由相应频段的3dB电桥实现，在隔离端串接50欧姆的电阻做隔离，所述功率分配网络b的0度相移输出端与所述载波功放的输入端相连，90度相移输出端与所述峰值功放的输入端相连；载波功放的输出端与峰值功放的输出端分别与阻抗变换及合路网络的两个输入端相连，所述阻抗变换及合路网络将载波功放和峰值功放的输出信号进行合路，并起到阻抗变化的作用；所述载波功放的栅极电压供电部分由栅压偏置电路c、视频带宽增强网络e实现；所述峰值功放的栅极电压供电部分由栅压偏置电路d、视频带宽增强网络f实现；所述载波功放的漏极电压供电部分由漏压偏置电路c、视频带宽增强网络g实现；所述峰值功放的漏极电压供电部分由漏压偏置电路d，视频带宽增强网络h实现。
本实用新型在大大提高功率放大器效率的同时，通过合适选取视频带宽增强网络中的阻容值，如表1，表2所示，本实施例中，通过对视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f、视频带宽增强网络g、视频带宽增强网络h的电阻和电容的取值，有效改善了doherty功放的视频带宽，使得其应用于同一个TDD模式的数字预失真平台时的线性指标(ACPR值)得到了显著的提高。
表1 视频带宽增强网络e和f对ACPR的改善
表2 视频带宽增强网络g和h对ACPR的改善
以上所述，仅为本实用新型较好的实施方式而已，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型精神之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述视频带宽增强功放器包括推动级功放器和末级功放器，其中，推动级功放器为平衡式功放结构，所述末级功放器为doherty功放结构；所述推动级功放器主要由栅压供电网络a、漏压供电网络a、功率分配网络a、合路网络、推动功放a和推动功放b组成，其中，所述栅压供电网络a主要由栅压偏置电路a、栅压偏置电路b、视频带宽增强网络a和视频带宽增强网络b组成，所述漏压供电网络a主要由漏压偏置电路a、漏压偏置电路b、视频带宽增强网络c和视频带宽增强网络d组成；所述末级功放器主要由栅压供电网络b、漏压供电网络b、功率分配网络b、阻抗变换及合路网络、载波功放a和峰值功放a组成，所述栅压供电网络b主要由栅压偏置电路c、栅压偏置电路d、视频带宽增强网络e和视频带宽增强网络f组成，所述漏压供电网络b主要由漏压偏置电路c、漏压偏置电路d、视频带宽增强网络g和视频带宽增强网络h组成；所述推动级功放器的实现链路包括：所述功率分配网络a实现将一路射频输入信号分成两路等功率同相位的射频输出信号，其一个输出端与推动功放a的输入端相连，另一个输出端与推动功放b的输入端相连；所述合路网络，实现将两条支路的射频输入信号合成一路射频信号输出，其一个输入端与推动功放a的输出端相连，另一个输入端与推动功放b的输出端相连；所述推动功放a的栅极电压供电部分由栅压偏置电路a、视频带宽增强网络a实现，所述推动功放b的栅极电压供电部分由栅压偏置电路b、视频带宽增强网络b实现；所述推动功放a的漏极电压供电部分由漏压偏置电路a、视频带宽增强网络c实现，所述推动功放b的漏极电压供电部分由漏压偏置电路b、视频带宽增强网络d实现；所述末级功放器的实现链路包括：所述功率分配网络b实现将一路射频输入信号分成两路等功率而相位差为90度的射频信号输出，其由相应频段的3dB电桥实现，在隔离端串接50欧姆的电阻做隔离，所述功率分配网络b的0度相移输出端与所述载波功放的输入端相连，90度相移输出端与所述峰值功放的输入端相连；载波功放的输出端与峰值功放的输出端分别与阻抗变换及合路网络的两个输入端相连，所述阻抗变换及合路网络将载波功放和峰值功放的输出信号进行合路，并起到阻抗变化的作用；所述载波功放的栅极电压供电部分由栅压偏置电路c、视频带宽增强网络e实现；所述峰值功放的栅极电压供电部分由栅压偏置电路d、视频带宽增强网络f实现；所述载波功放的漏极电压供电部分由漏压偏置电路c、视频带宽增强网络g实现；所述峰值功放的漏极电压供电部分由漏压偏置电路d，视频带宽增强网络h实现。
2.根据权利要求1所述的用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述功 率分配网络a、功率分配网络b通过宽带微带威尔金森功分电路实现，其两条支路输出端之间并联一个适当功率等级的100欧姆电阻，以隔离两路输出信号。
3.根据权利要求1所述的用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述合路网络通过宽带微带威尔金森功分电路实现，其两条支路的输入端之间可并联一个适当功率等级的100欧姆电阻，以隔离两路输入信号；所述阻抗变换及合路网络，其将载波功放和峰值功放的输出信号进行合路，并起到阻抗变化的作用；在输入信号较小时，峰值功放输出成开路状态，此时通过阻抗变换网络将载波功放的输出阻抗变换到100欧姆；随着输入信号增大到一定值时，峰值功放输出成饱和状态，此时通过阻抗变换网络将载波功放的输出阻抗变换到50欧姆。
4.根据权利要求1所述的用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述推动功放a和推动功放b使用两个分立的同一型号的LDMOS功放管并联实现，或使用一个LDMOS功放管，其内部集成了两个相同单元的功放单元；所述推动功放a和推动功放b都工作在B类偏置，在满足线性的条件下提高推动级功放器的效率；其通过合适选取视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络c、视频带宽增强网络d中的电容和电阻，增强推动级功放器的视频带宽，同时满足TDD模式下的切换需求。
5.根据权利要求1所述的用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述载波功放和峰值功放使用两个分立的同一型号的LDMOS功放管并联实现，或使用一个LDMOS功放管，其内部集成了两个相同单元的功放单元；所述载波功放工作在AB类偏置，峰值功放工作在C类偏置，其采用对称Doherty结构，提高末级功放器从饱和功率点回退7dB输出时的效率；其通过合适选取视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f的电容和电阻，合适选取视频带宽增强网络g、视频带宽增强网络h中的电容，增强末级功放器的视频带宽，同时满足TDD模式下的切换需求。
6.根据权利要求1所述的用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述栅压偏置电路a、栅压偏置电路b、栅压偏置电路c、栅压偏置电路d由若干电阻串并联组成，其中，栅压偏置电路a、栅压偏置电路b将供电电压经过分压后提供给推动级功放器所需的栅极工作电压；栅压偏置电路c、栅压偏置电路d将供电电压经过分压提供给末级功放器所需的栅极工作电压；所述漏压偏置电路a、漏压偏置电路b、漏压偏置电路c、漏压偏置电路d由磁珠、电解电容相关器件串并联组成；其中，所述漏压偏置电路a、漏压偏置电路b提供 给推动级功放器所需稳定的、纹波小的漏极工作电压；所述漏压偏置电路c、漏压偏置电路d提供给末级功放器所需稳定的、纹波小的漏极工作电压。
7.根据权利要求1所述的用于TDD模式下的视频带宽增强功放器，其特征在于：所述视频带宽增强网络a、视频带宽增强网络b、视频带宽增强网络e、视频带宽增强网络f，其由至少两个不同量级容值的电容并联再串联一个电阻组成，其大容值的电容量级为钠法(nF)量级，电阻阻值范围为10-100欧之间；所述视频带宽增强网络c，视频带宽增强网络d，视频带宽增强网络g，视频带宽增强网络h，其由至少两个不同量级容值的电容并联组成，其最大容值的电容量级为微法量级。
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