CN219247807U - 一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块，包括：驱动放大电路；末级功率放大电路，其包括第一3dB电桥、射频功率晶体管和第二3dB电桥，第一3dB电桥具有第一输入口、第一输出口和第二输出口，第一输入口与驱动放大电路的输出口电连接，射频功率晶体管包括第一管芯和第二管芯，第一管芯的输入口与第一输出口电连接，第二管芯的输入口与二输出口电连接，第二3dB电桥具有第二输入口、第三输入口和第三输出口，第二输入口与第一管芯的输出口电连接，第三输入口与第二管芯的输出口电连接；匹配和相位补偿单元，其串联在第三输入口与第二管芯的输出口之间。上述技术方案降低成本，提高了效率及输出功率，实现双音互调。

Description

一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块。

背景技术

在专用通信系统中，大功率场景比例越来越高，频谱环境越来越复杂，对功放的互调和效率要求越来越高。功放功率越来越高，需要更大功率的功放，成本昂贵且功放模块的功率效率互调直接影响到网络的商用性能、商用成本及配电网络。

功放方案中常见的两种方式，一种是高回退方案，另一种是Doherty方案。

高回退方案带来的问题有：a、需要更大的功放管才能满足高互调要求，成本变高；b、功放管P-1dB功率变大，带来了效率的恶化，引发电源方案的改变，对配电网络的要求变高。

Doherty方案带来的问题有：a、末级功放采用对称或者非对称方式，输出微带负载阻抗合路调试困难，要兼顾效率线性等调试；b、专用的doherty合路器件虽然相比微带合路简单，但价格昂贵；c、经典的doherty方案虽然效率高，但是互调线性降低了，要搭配DPD或者APD(且只针对相对宽带的应用)。如何既提升doherty互调线性，又不提高生产的成本为亟待解决的问题。

实用新型内容

为此，需要提供一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块，解决如何既提升doherty互调线性，又不提高生产的成本的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块，包括：

驱动放大电路；

第一3dB电桥，所述第一3dB电桥具有第一输入口、第一输出口和第二输出口，所述第一输入口与所述驱动放大电路的输出口电连接；

末级功率放大电路，所述末级功率放大电路包括第一3dB电桥、射频功率晶体管和第二3dB电桥，所述第一3dB电桥具有第一输入口、第一输出口和第二输出口，所述第一输入口与所述驱动放大电路的输出口电连接，所述射频功率晶体管包括第一管芯和第二管芯，所述第一管芯的输入口与所述第一输出口电连接，所述第二管芯的输入口与所述二输出口电连接，所述第二3dB电桥具有第二输入口、第三输入口和第三输出口，所述第二输入口与所述第一管芯的输出口电连接，所述第三输入口与所述第二管芯的输出口电连接；

匹配和相位补偿单元，所述匹配和相位补偿单元串联在第三输入口与第二管芯的输出口之间；

隔离器，所述隔离器的输入口与所述第三输出口电连接。

进一步的：所述匹配和相位补偿单元包括50R微带和两个下地电容，所述50R微带的输入口与第二管芯的输出口电连接，所述50R微带的输出口与所述第三输入口电连接，所述50R微带还连接有两个下地电容。

上述技术方案具有以下有益效果：

驱动放大电路用于完成功放模块的大功率小输出的反幅度互调推动，即在完成高线性驱动的同时，特意调低P1-dB，通过不同的栅压，实现3阶互调和5阶互调与末级功率放大电路的幅度形成反差趋势，形成互补；末级功率放大电路的第一管芯完成主功率的放大，末级功率放大电路的第二管芯完成最终功放的负载牵引；在第三输入口与第二管芯的输出口之间串联有匹配和相位补偿单元，可以调整最终功率合成和优化互调指标，以达到对第一管芯的功放牵引作用，在小功率状态下第一管芯工作在B类至AB类，第二管芯32工作在C类，这样将提高功率放大器的效率，实现370-390M双音间隔14KHz制式下功放平均功率50W的输出，PAE效率达到35～45％，3阶互调和5阶互调达到-37dBc；上述技术方案利用驱动的非线性互调特性、末级双管的不同工作状态及3dB电桥，对功率放大器链路进行了改进，采用相对低功率的功放管，进而降低了成本，提高了效率及输出功率，实现双音互调。

附图说明

图1为本实施例中功放模块的结构示意图；

图2为本实施例中匹配和相位补偿单元的结构示意图。

附图标记说明：

1、驱动放大电路；

2、第一3dB电桥；

21、第一输入口；22、第一输出口；23、第二输出口；

3、射频功率晶体管；

31、第一管芯；32、第二管芯；

4、第二3dB电桥；

41、第二输入口；42、第三输入口；43、第三输出口；

5、匹配和相位补偿单元；

51、50R微带；52、下地电容；

6、隔离器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块，包括：

驱动放大电路1；

末级功率放大电路，末级功率放大电路包括第一3dB电桥2、射频功率晶体管3和第二3dB电桥4，第一3dB电桥2具有第一输入口21、第一输出口22和第二输出口23，第一输入口21与驱动放大电路1的输出口电连接，射频功率晶体管3包括第一管芯31和第二管芯32，第一管芯31的输入口与第一输出口22电连接，第二管芯32的输入口与二输出口电连接，第二3dB电桥4具有第二输入口41、第三输入口42和第三输出口43，第二输入口41与第一管芯31的输出口电连接，第三输入口42与第二管芯32的输出口电连接；

匹配和相位补偿单元5，匹配和相位补偿单元5串联在第三输入口42与第二管芯32的输出口之间；

隔离器6，隔离器6的输入口与第三输出口43电连接。

需要说明的是，驱动放大电路1用于完成功放模块的大功率小输出的反幅度互调推动，即在完成高线性驱动的同时，特意调低P1-dB，通过不同的栅压，实现3阶互调和5阶互调与末级功率放大电路的幅度形成反差趋势，形成互补。

需要说明的是，3dB电桥能够沿传输线路某一确定方向上对传输功率连续取样，能将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号。第一3dB电桥2实现输入功率的均等分配，第二3dB电桥4实现功率合成和相位补偿。

需要说明的是，末级功率放大电路的第一管芯31完成主功率的放大，末级功率放大电路的第二管芯32完成最终功放的负载牵引。

需要说明的是，匹配和相位补偿单元5用于调整补充末级功率放大电路的第二管芯32的负载牵引工作点和互调点。

上述技术方案具有以下有益效果：

驱动放大电路用于完成功放模块的大功率小输出的反幅度互调推动，即在完成高线性驱动的同时，特意调低P1-dB，通过不同的栅压，实现3阶互调和5阶互调与末级功率放大电路的幅度形成反差趋势，形成互补；末级功率放大电路的第一管芯完成主功率的放大，末级功率放大电路的第二管芯完成最终功放的负载牵引；在第三输入口与第二管芯的输出口之间串联有匹配和相位补偿单元，可以调整最终功率合成和优化互调指标，以达到对第一管芯的功放牵引作用，在小功率状态下第一管芯工作在B类至AB类，第二管芯32工作在C类，这样将提高功率放大器的效率，实现370-390M双音间隔14KHz制式下功放平均功率50W的输出，PAE效率达到35～45％，3阶互调和5阶互调达到-37dBc；上述技术方案利用驱动的非线性互调特性、末级双管的不同工作状态及3dB电桥，对功率放大器链路进行了改进，采用相对低功率的功放管，进而降低了成本，提高了效率及输出功率，实现双音互调。

请参阅图2，根据本申请的一种实施例，匹配和相位补偿单元5包括50R微带51和两个下地电容52。50R微带的输入口与第二管芯32的输出口电连接，50R微带的输出口与第三输入口电连接，具体的，第三输入口是0度端口，第二输入口是90度端口。由于50R微带51的长度有限，因而在50R微带51上还连接有两个下地电容52，实现相位调节和匹配。

根据本申请的一种实施例，驱动放大电路1可以采用苏州华太电子的HTN7G09S060P，实现增益17dB,35W的低P-1和35dBm时的高互调-50dBc。

根据本申请的一种实施例，射频功率晶体管3可以采用苏州华太电子的HT647PL，实现20dB增益，第一管芯31可以实现主功率放大，第二管芯32可以实现负载牵引和3阶5阶互调的进一步调制优化。

根据本申请的一种实施例，第一3dB电桥2和第二3dB电桥4均可以采用Anaren的3dB电桥，实现输入功率的均等分配和输出功率的合成。

本实用新型具有以下优点:

1、驱动放大电路芯片完成功放模块的大功率小输出的反幅度差互调推动，即在完成高线性驱动的同时，特意调低P1-dB，通过不同的栅压，实现3阶互调和5阶互调与末级功率放大电路的幅度形成反差趋势，互补。

2、负载牵引是通过末级功率放大电路、匹配和负载牵引补偿电容单元完成，优化了互调，同时实现高效率。

3、峰值管隔直电容输出微带及对地匹配电容和3dB电桥形成相位补偿电路，优化了版图尺寸。

4、在兼顾效率的情况下，调节副管的相位差以及通过3dB电桥和主管进行功率合成，这样的组合下使得两个管芯的互调失真信号在合路的时候有了一定程度上的互相抵消，从而解决了doherty的互调线性差的问题，而无需额外的预失真技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以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保护范围，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之内。

Claims (2)

1.一种改善功率放大器效率及双音互调的功放模块，其特征在于，包括：

驱动放大电路；

末级功率放大电路，所述末级功率放大电路包括第一3dB电桥、射频功率晶体管和第二3dB电桥，所述第一3dB电桥具有第一输入口、第一输出口和第二输出口，所述第一输入口与所述驱动放大电路的输出口电连接，所述射频功率晶体管包括第一管芯和第二管芯，所述第一管芯的输入口与所述第一输出口电连接，所述第二管芯的输入口与所述二输出口电连接，所述第二3dB电桥具有第二输入口、第三输入口和第三输出口，所述第二输入口与所述第一管芯的输出口电连接，所述第三输入口与所述第二管芯的输出口电连接；

匹配和相位补偿单元，所述匹配和相位补偿单元串联在第三输入口与第二管芯的输出口之间；

隔离器，所述隔离器的输入口与所述第三输出口电连接。

2.根据权利要求1所述的一种功放模块，其特征在于：所述匹配和相位补偿单元包括50R微带和两个下地电容，所述50R微带的输入口与第二管芯的输出口电连接，所述50R微带的输出口与所述第三输入口电连接，所述50R微带还连接有两个下地电容。

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