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HINTERGRUND
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Ein typischer Doherty-Verstärker hat einen Haupt-(Träger-)Verstärker, der vorgespannt (biased) ist für einen linearen Betriebsmodus, wie beispielsweise Class AB, und einen Peaking-Verstärker, der vorgespannt (biased) ist für einen nichtlinearen Betriebsmodus, wie beispielsweise Class C. Das dem Doherty-Verstärker zugeführte Signal wird auf beide Verstärker aufgeteilt und die verstärkten Signale werden mit Hilfe eines Ausgangszusammenführungsnetzwerkes (output combining network) wieder zusammengeführt. Beide Verstärker sind in Betrieb, wenn das Eingangssignal seinen Spitzenwert erreicht und sind jeweils mit einer Lastimpedanz versehen, welche eine maximale Ausgangsleistung ermöglicht. Wenn die Leistung des Eingangssignals abnimmt, schaltet sich der Peaking-Verstärker ab und es ist nurmehr der Haupt-Verstärker in Betrieb. Bei diesen niedrigeren Leistungspegeln ist der Haupt-Verstärker mit einer modulierten Lastimpedanz versehen, welche einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Verstärkung ermöglicht. Dies resultiert in einer effizienten Lösung zum Verstärken komplexer Modulationsschemata, welche in gegenwärtigen und in neu entstehenden drahtlosen Systemen verwendet werden, wie zum Beispiel WCDMA (Wideband CDMA), CDMA2000, sowie Systeme, welche orthogonale Frequenzmultiplexverfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM) verwenden, wie zum Beispiel WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access) und die „Long-Term Evolution”-(LTE-)Erweiterung zum UMTS-Standard (Universal Mobile Telecommunication System standard).
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Traditionelle Doherty-Verstärker-Architekturen sind in ihrer Hochfrequenzbandbreite begrenzt, weil frequenzabhängige Elemente, wie zum Beispiel ¼-Wellenlänge-Übertragungsleitungen im Ausgangszusammenführungsnetzwerk (output combining network) verwendet werden. Dementsprechend sind Doherty-Verstärker typischerweise dazu ausgelegt, innerhalb eines bestimmten schmalen Frequenzbandes zu arbeiten. Beispielsweise ist im Telekommunikationsbereich die Betriebsbandbreite typischerweise 1 bis 5% der HF-Signalfrequenz. Aus der Perspektive eines Betreibers (carrier) hat ein Multiband-Verstärker (multiple band amplifier) signifikante Kostenvorteile. Multiband-Verstärker können nicht mit traditionellen Doherty-Implementierungen realisiert werden wegen der frequenzlimitierenden Elemente, die im Ausgangszusammenführungsnetzwerk verwendet werden. Beispielsweise ändert sich das Stehwellenverhältnis (VSWR, Voltage Standing Wave Ratio) des Doherty-Kombinators (Doherty combiner) im Zmod-Zustand (Zmod condition) abhängig von kleinen Änderungen des Betriebsfrequenzbandes. Somit müssen mehrere traditionelle Doherty-Verstärker für Breitbandanwendungen benutzt werden, wobei jeder Verstärker für einen bestimmten schmalbandigen Bereich innerhalb des breitbandigen Frequenzbereichs ausgelegt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Verstärkerschaltung umfasst die Verstärkerschaltung einen Signalsummierungsknoten (signal summing node), einen ersten Verstärker, der dazu ausgebildet ist, in einem ersten Modus zu arbeiten, einen Impedanzinverter, einen zweiten Verstärker, der dazu ausgebildet ist, in einem zweiten Modus zu arbeiten, und einen Breitband-Impedanzwandler. Der Impedanzinverter koppelt einen Ausgang des ersten Verstärkers an den Signalsummierungsknoten. Der Impedanzinverter ist dazu ausgebildet, für den ersten Verstärker eine Impedanztransformation und eine Lastmodulierung durchzuführen. Der zweite Verstärker hat einen mit dem Signalsummierungsknoten gekoppelten Ausgang. Der Breitbandimpedanzwandler hat ein erstes Ende, welches mit dem Signalsummierungsknoten gekoppelt ist, und ein zweites Ende, welches einen Anschlussknoten (terminal node) bildet. Der Breitband-Impedanzwandler ist dazu ausgebildet, für den ersten Verstärker eine reelle Impedanz darzustellen (to present a real impedance to the first amplifier) über zumindest 25% der Hochfrequenzbandbreite der Verstärkerschaltung.
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Gemäß einem korrespondierenden Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb der Verstärkerschaltung umfasst das Verfahren das Koppeln des Ausgangs des ersten Verstärkers an den Signalsummierungsknoten über den Impedanzinverter, das Betreiben des ersten Verstärkers in dem ersten Modus und das Bereitstellen der Impedanztransformation und der Lastmodulation an den ersten Verstärker über den Impedanzinverter (via the impedance inverter). Das Verfahren umfasst weiter das Koppeln des Ausgangs des zweiten Verstärkers an den Signalsummierungsknoten, das Betreiben des zweiten Verstärkers in einem zweiten Modus, das Koppeln des ersten Endes des Breitbandimpedanzwandlers an den Signalsummierungsknoten, das Koppeln des zweiten Endes des Breitbandimpedanzwandlers an eine Abschlussimpedanz (terminal impedance) und das darstellen einer reellen Impedanz für den ersten Verstärker über zumindest 25% der Hochfrequenzbandbreite der Verstärkerschaltung.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Verstärkerschaltung umfasst die Verstärkerschaltung einen Signalsummierungsknoten, einen Hauptverstärker, eine Übertragungsleitung, einen Peaking-Verstärker und einen Breitbandimpedanzwandler. Die Übertragungsleitung koppelt einen Ausgang des Hauptverstärkers an den Signalsummierungsknoten. Der Ausgang des Peaking-Verstärkers ist ebenso an den Signalsummierungsknoten gekoppelt, und der Breitband-Impedanzwandler hat ein breiteres Ende, welches an den Signalsummierungsknoten gekoppelt ist, und ein schmaleres Ende, welches einen Anschlussknoten bildet.
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Gemäß einem korrespondierenden Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betrieb der Verstärkerschaltung umfasst das Verfahren das Koppeln des Ausgangs des Hauptverstärkers an den Signalsummierungsknoten über die Übertragungsleitung, das Betreiben des Hauptverstärkers in einem ersten Modus und das Koppeln des Ausgangs des Peaking-Verstärkers an den Signalsummierungsknoten. Das Verfahren umfasst weiter das Betreiben des Peaking-Verstärkers in einem zweiten Modus, das Koppeln des breiteren Endes des Breitband-Impedanzwandlers an den Signalsummierungsknoten, das Koppeln des schmäleren Endes des Breitbandimpedanzwandlers an eine Abschlussimpedanz und das Transformieren zwischen reellen Impedanzen, welche an den Enden des Breitbandimpedanzwandlers über zumindest 25% der Hochfrequenzbandbreite der Verstärkerschaltung vorhanden sind.
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Ein Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der beiliegenden Abbildungen erkennen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, vielmehr wird Wert darauf gelegt, das Prinzip der Erfindung darzustellen. Des Weiteren bezeichnen in den Abbildungen gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile. In den Abbildungen zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Verstärkerschaltung umfassend einen Breitband-Impedanzwandler,
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2 einen Graphen, welcher die Performance der Verstärkerschaltung aus 1 darstellt,
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3 ein Ausführungsbeispiel eines Breitband-Impedanzwandlers,
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Breitband-Impedanzwandlers,
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5 noch ein Ausführungsbeispiel eines Breitband-Impedanzwandlers,
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verstärkerschaltung umfassend einen Breitband-Impedanzwandler.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verstärkerschaltung 100. Die Verstärkerschaltung 100 umfasst einen ersten Verstärker 110 und einen zweiten Verstärker 120. Der erste Verstärker 110 ist dazu ausgebildet, in einem ersten Modus zu arbeiten, und der zweite Verstärker 120 ist dazu ausgebildet, in einem zweiten Modus zu arbeiten. In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Verstärker 110 ein Haupt-(oder Träger-)Verstärker (main (or carrier) amplifier), der für einen linearen Betrieb vorgespannt ist, wie zum Beispiel Klasse AB; und der zweite Verstärker 120 ist ein Peaking-Verstärker, der für einen Nichtlinearen Betriebsmodus, wie zum Beispiel Klasse C, vorgespannt ist; und deshalb arbeitet die Verstärkerschaltung 100 als Doherty-Verstärker gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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Die Signaleingänge (IN1, IN2) 130, 132 sind mit den benötigten Amplituden und Phasendifferenzen versorgt, um eine optimale Ausgangszusammenführung (output combining) an einer Summierungsverbindung 140 zu gewährleisten. Ein Impedanzinverter 150 koppelt den Ausgang des ersten Verstärkers 110 an den Summierungsknoten 140. Der Impedanzinverter 150 hat eine Eingangsimpedanz, welche invers proportional zur Lastimpedanz ist. Demnach bewerkstelligt der Impedanzinverter 150 eine Impedanztransformation für den ersten Verstärker 110 sowie eine Lastmodulierung für den ersten Verstärker 110, wenn der zweite Verstärker 120 nicht arbeitet. Der Ausgang des zweiten Verstärkers 120 ist gleichermaßen mit dem Signalsummierungsknoten 140 verbunden. Gemäß der Ausführungsform aus 1 koppelt ein nicht-invertierendes Impedanzanpassnetzwerk 160 (non-inverting impedance matching network), wie zum Beispiel zwei ¼-Wellenlänge-Übertragungsleitungen, den Ausgang des zweiten Verstärkers 120 an den Signalsummierungsknoten 140. Der Impedanzinverter 150 kann eine ¼-Wellenlänge-Übertragungsleitung sein. In anderen Ausführungsformen ist der Impedanzinverter 150 ein LC-Inverter mit diskreten Elementen (lumped IC inverter).
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Der Impendanzinverter 150 und das nicht-invertierende Impedanzanpassnetzwerk 160 sind frequenzabhängige Elemente und können daher insoweit als schmalbandig angesehen werden, dass die Antwort der Verstärkerschaltung (amplifier circuit response) über eine breite Hochfrequenzbandbreite variabel sein wird, wenn nicht der Effekt der frequenzabhängigen Elemente abgeschwächt wird. Die frequenzabhängige Variabilität kann reduziert werden durch das Vorsehen eines breitbandigen Impedanzwandlers 170, welcher den Großteil der Impedanztransformation für den ersten Verstärker bewerkstelligt. Der Impedanzinverter 150 bewerkstelligt einen verhältnismäßig kleinen Anteil der Impedanztransformation für den ersten Verstärker 110 (presents a relatively smaller portion of the impedance transformation to the first amplifier), wodurch die Frequenzvariabilität in der Antwort der Verstärkerschaltung stark reduziert wird.
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Der breitbandige Impedanzwandler 170 hat ein erstes Ende 172, welches an den Signalsummierungsknoten 140 gekoppelt ist, und ein zweites Ende 174, welches einen Anschlussknoten der Verstärkerschaltung 100 bildet. Der Anschlussknoten kann mit einer Abschlussimpedanz 180 gekoppelt sein wie zum Beispiel einer 50 Ω- oder 75 Ω-Last. Der Breitband-Impedanzwandler 170 stellt für den Verstärker 110 über mindestens 25% der Hochfrequenzbandbreite der Verstärkerschaltung 100 eine reelle Impedanz dar (unter der Annahme einer Reflexionsdämpfung von z. B. 15 dB). Zum Beispiel kann der Breitband-Impedanzwandler 170 für den ersten Verstärker 110 eine reelle Impedanz über zumindest 200 MHz oder mehr darstellen, wenn die Verstärkerschaltung im Bereich von Hunderten von MHz arbeitet. Die reelle Impedanz kann über zumindest 1 GHz oder mehr dargestellt werden, wenn die Verstärkerschaltung im Bereich von mehreren GHz (multiple GHz range) arbeitet. In manchen Ausführungsformen stellt der Breitbandimpedanzwandler 170 eine reelle Impedanz über zumindest 30% der Hochfrequenzbandbreite der Verstärkerschaltung dar. Eine reelle Impedanz wird aufgrund der breitbandigen Struktur des Impedanzwandlers 170 über einen derartig breiten Frequenzbereich erreicht, wobei der Impedanzwandler 170 eine sich verjüngende Form (tapered shape) mit einem verhältnismäßig breiten Ende 172 aufweist, welches mit dem Signalsummierungsknoten 140 verbunden ist, sowie ein verhältnismäßig schmales entgegengesetztes Ende 174, welches mit der Abschlussimpedanz 180 verbunden ist.
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Die Breite des Querschnitts (cross-sectional width) des breiteren Endes 172 des Breitband-Impedanzwandlers 170 kann durch die physikalischen Randbedingungen jenes Mediums begrenzt sein, welches verwendet wird, um die Verstärkerschaltung 100 aufzunehmen oder zu tragen. Beispielsweise kann der Breitband-Impedanzwandler 170 in dem gleichen Dielektrikum gefertigt werden wie die ersten und zweiten Verstärker 110, 120 oder auf einem Träger gebildet werden, welcher die Verstärker 110, 120 aufnimmt wie zum Beispiel eine Platine (PCB board), ein Keramiksubstrat oder ein Elektronikgehäuse (electronic package). In jedem Fall können korrespondierende Designregeln und/oder Kosten die maximale Größe des größeren Endes 172 des Breitbandimpedanzwandlers 170 beeinflussen. Der Impedanzinverter 150, der elektrisch zwischen das breite Ende 172 des Breitband-Impedanzwandlers gekoppelt ist, kann, sofern gewünscht, für eine zusätzliche Impedanztransformation verwendet werden.
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2 illustriert graphisch den Effekt der reellen Impedanz, welche für den ersten Verstärker 110 durch den Breitbandimpedanzwandler 170 über eine große Hochfrequenzbandbreite dargestellt wird, gemessen als normiertes Last-VSWR (normalized load VSWR; VSWR = „voltage standing wave ratio”, Stehwellenverhältnis). Der Graph zeigt ein ideales VSWR ohne Variation über die interessierende Hochfrequenzbandbreite, das VSWR, welches sich durch die Verwendung des hier beschriebenen Breitband-Impedanzwandlers 170 ergibt, und das VSWR, welches sich mit einem konventionellen Ausgangszusammenführungsnetzwerk (output combining network) ergibt. Simulationsergebnisse zeigen, dass der symmetrische Standard-Doherty-Kombinator (standard symmetric Doherty combiner) und ein Anpassungsnetzwerk in Verbindung mit einem 3 Ω-Bauelement in einem Zopt resultiert, welches eine Zmod-Bandbreite (Zmod bandwidth) von 3,9% erreicht bei Verwendung eines normierten Last-VSWR von 1,2 als Spezifikationsgrenze (specification limit).
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Das VSWR variiert wenig über die 400 MHz Frequenzbandbreite bei Verwendung des Breitband-Impedanzwandlers 170, weil der Breitband-Impedanzwandler 170 den Großteil der Impedanztransformation für den ersten Verstärker 110 bewerkstelligt (provides most of the impedance transformation to the first amplifier) und folglich die frequenzabhängige Variabilität in der Verstärkerschaltungsantwort signifikant reduziert wird. Der Impedanzinverter 150, welcher den Ausgang des ersten Verstärkers 110 an den Signalsummierungsknoten 140 koppelt, bewerkstelligt also weniger Impedanztransformation für den ersten Verstärker 110 verglichen mit konventionellen Doherty-Verstärkern. Dies ist sehr vorteilhaft für einen breitbandigen Betrieb, da der Impedanzinverter 150, zum Beispiel eine ¼-Wellenlänge-Übertragungsleitung, Frequenzbegrenzungen aufweist, die in dem Breitband-Impedanzwandler 170 nicht vorhanden sind. Folglich bewerkstelligt der Breitbrandimpedanzwandler 170 den Großteil der Impedanztransformationen für den ersten Verstärker 110 während eines Leistungs-Backoff (das heißt, wenn der zweite Verstärker nicht arbeitet), wohingegen der Impedanzinverter 150 eine Impedanzinversion und einen Teil der Impedanztransformation bewerkstelligt. In einem Ausführungsbeispiel bewerkstelligt der Breitband-Impedanzwandler 170 zumindest 90% der gesamten Impedanztransformation für den ersten Verstärker 110 und der Impedanzinverter 150 den Rest. Der Frequenzbereich, über den eine reelle Impedanz dargestellt wird, ist eine Funktion der Geometrie des Breitband-Impedanzwandlers 170.
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Der Breitbandimpedanzwandler 170 kann sich verjüngen wie in 1 gezeigt, wobei das erste Ende 172 mit dem Signalsummierungsknoten 140 gekoppelt ist, welches breiter ist als das zweite Ende 174, so dass der Breitbandimpedanzwandler 170 die gewünschte reelle Impedanztransformation bewerkstelligt. In einem rein illustrativen und nicht einschränkenden Beispiel kann der Breitband-Impedanzwandler 170 eine reelle Abschlussimpedanz von 50 Ω an seinem schmälerem Ende 174 während eines Leistungs-Backoffs (power backoff) auf eine geringere reelle Impedanz an seinem entgegengesetzten breiteren Ende 172 transformieren und auf eine höhere effektive reelle Impedanz während der Spitzenleistung (das heißt, wenn beide, nämlich der erste und der zweite Verstärker 110, 120 in Betrieb sind) aufgrund des Strombeitrags des Peaking-Verstärkers 120.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Breitband-Impedanzwandlers 170. Die Verjüngung des Breitbandimpedanzwandlers 170 verläuft sukzessive vom breiteren Ende 172 zu dem schmäleren Ende 174 des Breitband-Impedanzwandlers 170 gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Breitband-Impedanzwandlers 170. Der Breitband-Impedanzwandler 170 umfasst drei Abschnitte 200, 202, 204 gemäß diesem Ausführungsbeispiel und die Verjüngung des Breitbandimpedanzwandlers geschieht abrupt zwischen den unterschiedlichen Abschnitten. Insbesondere der erste Abschnitt 200 des Breitbandimpedanzwandlers 170 ist das breiteste Ende und hat eine erste Querschnittsweite (W1). Der mittlere Abschnitt 202 ist der nächstweiteste Abschnitt und hat eine zweite Querschnittsweite (W2). Der schmalste Abschnitt 204 hat eine dritte Querschnittsweite (W3). Die Querschnittsweite W1 des ersten Abschnitts 200 ist größer als die Querschnittsweite W2 des mittleren Abschnitts 202 und die Querschnittsweite des mittleren Abschnitts 202 ist größer als die Querschnittsweite W3 des schmalsten Abschnitts 204. Zusätzlich ist der Übergang zwischen den Abschnitten abrupt wie in 4 gezeigt.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Breitband-Impedanzwandlers 170. Der Breitband-Impedanzwandler 170 umfasst zwei Endabschnitte 300, 302 gemäß diesem Ausführungsbeispiel und die Verjüngung des Breitbandimpedanzwandlers 170 geschieht abrupt zwischen den Abschnitten. Ein geometrischer Mittel-Rotator 304 (geometric mean rotator) ist zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 300, 302 des Breitband-Impedanzwandlers 170 angeordnet. Die Länge (LR) des geometrischen Mittel-Rotator 304 ist kleiner als die des mittleren Abschnitts des Breitband-Impedanzwandlers 170 und bewerkstelligt folglich eine Impedanzrotation, jedoch keine signifikante reelle Impedanztransformation. Im Allgemeinen kann der Breitband-Impedanzwandler mit einer Vielzahl diskreter Stufen hergestellt sein, wobei die Anzahl der Stufen die Bandbreite erhöht.
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Die Verstärkerschaltung 100 aus 1 wird betrieben durch Koppeln des Ausgangs des ersten Verstärkers 110 an den Signalsummierungsknoten 140 über den Impedanzinverter 150. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Impedanzinverter 150 eine ¼-Wellenlänge-Übertragungsleitung, bei der ein Ende mit dem breiteren Ende 172 des Breitbandimpedanzwandlers am Signalsummierungsknoten verbunden ist und das gegenüberliegende Ende mit dem Ausgang des ersten Verstärkers 110 verbunden ist. Der erste Verstärker 110 wird betrieben in einem ersten Modus, wie zum Beispiel Klasse AB. Eine gewisse Impedanztransformation wird für den ersten Verstärker 110 durch den Impedanzinverter 150 bewerkstelligt. Der Impedanzinverter 150 bewerkstelligt während eines Leistungs-Backoffs (power back-off) auch eine Lastmodulation für den ersten Verstärker 110. Die Verstärkerschaltung 100 wird weiter betrieben durch Koppeln des Ausgangs des zweiten Verstärkers 120 an den Signalsummierungsknoten 140, Betreiben des zweiten Verstärkers in einem zweiten Modus, wie zum Beispiel Klasse C, Koppeln des breiteren Endes 172 des Breitbandimpedanzwandlers 170 an den Signalsummierungsknoten 140, und Koppeln des schmaleren Endes 174 des Breitbandimpedanzwandlers 170 an eine Abschlussimpedanz.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verstärkerschaltung 400. Das Ausführungsbeispiel aus 6 ist ähnlich dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, abgesehen davon, dass der Ausgang des zweiten Verstärkers 120 direkt mit dem breiteren Ende 172 des Breitbandimpedanzwandlers 170 an dem Signalsummierungsknoten 140 verbunden ist. Demnach ist zwischen dem Breitbandimpedanzwandler 170 und dem Ausgang des zweiten Verstärkers 120 kein Impedanzwandler elektrisch dazwischengeschaltet. Die Impedanzanpassung für den Peaking-Verstärker 120 wird also in den Breitbandimpedanzwandler 170 aufgenommen.
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Die Verstärkerschaltung 400 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel betrieben durch Koppeln des Ausgangs des ersten Verstärkers 110 an den Signalsummierungsknoten 140 über den Impedanzinverter 150. Der erste Verstärker 110 wird in einem ersten Modus betrieben, wie zum Beispiel Klasse AB. Eine Impedanztransformation und eine Lastmodulation für den Haupt-Verstärker 110 werden über den Impedanzinverter 150 erbracht. Die Verstärkerschaltung 400 wird weiter betrieben durch Koppeln des Ausgangs des zweiten Verstärkers 120 an den Signalsummierungsknoten 140, Betreiben des zweiten Verstärkers 140 in einem zweiten Modus, wie zum Beispiel Klasse C, Koppeln des breiteren Endes 172 des Breitbandimpedanzwandlers 170 an den Signalsummierungsknoten 140, und Koppeln des schmaleren Endes 174 des Breitbandimpedanzwandlers 170 an eine Abschlussimpedanz. Der Breitbandimpedanzwandler 170 transformiert zwischen den reellen Impedanzen, welche an den Enden 172, 174 des Breitbandimpedanzwandlers 170 anliegen, über die breitbandige Hochfrequenzbandbreite der Verstärkerschaltung 400 wie oben erläutert.
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Während eines Spitzenleistungsbetriebes (peak power operation) sehen beide Verstärker 110, 120 eine Last von Zopt, welche durch den Impedanzinverter 150 bereitgestellt wird, wobei Zopt für jede Stufe durch die Transformationsimpedanz sowie den Strombeitrag von beiden Elementen bestimmt wird. Wenn der Strom der gleiche ist, ist Zopt das Doppelte der Transformationsimpedanz wie weiter unten beschrieben. Der Breitbandimpedanzwandler 170 transformiert die Abschlussimpedanz, welche an seinem schmäleren Ende 174 anliegt, zu Zopt an seinem breiteren Ende 172 bei Spitzenleistung (at peak power). Während eines Leistungs-Backoffs (power back-off) sieht der erste Verstärker 110 eine Lastmodulation, welche durch den Impedanzinverter 150 bewerkstelligt wird, und der zweite Verstärker 120 ist außer Betrieb. Der Breitband-Impedanzwandler 170 transformiert die Abschlussimpedanz an seinem schmäleren Ende 174 auf Zopt/y an seinem breiteren Ende 172 bei Leistungs-Backoff, wobei y dem Kehrwert des Stroms in dem ersten Verstärker 110 während dem Leistungs-Backoff entspricht. In einem anderen Ausführungsbeispiel, ist y = 1 + dem Verhältnis der Leistung des Peaking-Verstärkers zu der Leistung des Hauptverstärkers.
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Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen einen lastmodulierten Verstärker zur Verfügung ohne einige der Bandbreiten limitierenden Elemente, die in dem Ausgangsanpassungsnetzwerk (output match network) traditioneller Doherty-Verstärker enthalten sind. Das Fehlen dieser Elemente reduziert den Verlust in dem Ausgangszusammenführungsnetzwerk, und gewährleistet eine Erhöhung des Wirkungsgrades des gesamten Systems. In manchen Fällen können breitbandige Elemente verlustbehaftet sein. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel erhöht auch die erwartete Wiederholbarkeit in der Produktion, da eine Vielzahl kaskadierter schmalbandiger Elemente durch breitbandige Strukturen ersetzt werden. Des Weiteren bestimmt der Breitban-Impedanzwandler die Systemimpedanz und arbeitet außerhalb des Lastmodulationsbereichs der Verstärkerschaltung. Die hier beschriebenen Breitband-Impedanzwandlerstrukturen können daher verwendet werden ohne Berücksichtigung der Antwort bei Lastmodulation (without consideration for the response unter load modulation).
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Räumlich relative Ausdrücke wie etwa ”unter”, ”unterhalb”, ”unterer”, ”über”, ”oberhalb” und dergleichen werden zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, um das Positionieren eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erläutern. Die Ausdrücke sollen unterschiedliche Orientierungen des Bauelements zusätzlich zu unterschiedlichen Orientierungen als jenen in den Figuren dargestellten einschließen. Weiterhin werden Ausdrücke wie etwa ”erster”, ”zweiter”, und dergleichen ebenfalls dazu verwendet, verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte und so weiter zu beschreiben und sollen ebenfalls nicht beschränkend sein. Gleiche Ausdrücke beziehen sich in der Beschreibung durchweg auf gleiche Elemente.
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Die Ausdrücke ”aufweisend”, ”beinhaltend”, ”enthaltend”, ”umfassend” und dergleichen sind offene Ausdrücke, die die Gegenwart von angeführten Elementen oder Merkmalen anzeigen, zusätzliche Elemente oder Merkmale aber nicht ausschließen. Die Artikel ”ein”, ”einer”, und ”der/die” sollen den Plural sowie den Singular beinhalten, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt.
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Unter Berücksichtigung der obigen Palette an Variationen und Anwendungen ist zu versehen, dass die vorliegende Erfindung weder durch die vorausgegangene Beschreibung beschränkt ist noch durch die beiliegenden Zeichnungen beschränkt wird. Stattdessen wird die vorliegende Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente beschränkt.
