DE102016106278A1

DE102016106278A1 - Breitband-doherty-verstärkerschaltung mit integriertem transformatorleitungs-balun

Info

Publication number: DE102016106278A1
Application number: DE102016106278.2A
Authority: DE
Inventors: Timothy Canning; Christian Schuberth; David Seebacher
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Wolfspeed Inc
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2016-10-20
Also published as: US20160308495A1; KR20160124014A; CN115549596A; CN106059502A

Abstract

Eine Doherty-Verstärkerschaltung umfasst einen RF-Eingangsanschluss, einen RF-Ausgangsanschluss, einen Hauptverstärker mit einem ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss und einen Spitzenleistungsverstärker mit einem zweiten Eingangsanschluss und einem zweiten Ausgangstreiberanschluss. Ein Ausgangskombinierungsnetzwerk ist ausgebildet, um Ausgangsstrom aus dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss in einen Summierungsknoten zu leiten. Das Ausgangskombinierungsnetzwerk umfasst einen Übertragungsleitungstransformatorbalun mit einem ersten und zweiten Eingangsport und einem ersten Ausgangsport, der mit dem Summierungsknoten verbunden ist, eine erste elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss und dem ersten Eingangsport, und eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss und dem zweiten Eingangsport. Die zweite elektrische Verbindung umfasst einen Viertelwellenimpedanzinverter. Ein erstes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk ist zwischen den Summierungsknoten und den RF-Ausgangsanschluss verbunden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Doherty-Verstärker, insbesondere auf in Reihe verbundene Doherty-Verstärker mit Summierungsnetzwerken, die eine stabile Impedanztransformation für die Verstärkerschaltungen über eine breite Bandbreite präsentieren.
HINTERGRUND
RF-(Radiofrequenz-)Leistungsarchitekturen innerhalb des Gebietes der Telekommunikation konzentrieren sich auf das Erreichen einer hohen DC-zu-RF-Effizienz bei signifikantem Abstand der Leistungs von Psat (die durchschnittliche Ausgangsleistung wenn der Verstärker tief in Sättigung getrieben wird). Dies liegt an dem hohen Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis (PAR; Peak to Average Ratio) der übertragenen digitalen Signale, wie z. B. W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access; Breitbandcodeteilungsmehrfachzugriff), LTE (Long Term Evolution; Langzeitevolution) und WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access; weltweite Interoperabilität für Mikrowellenzugriff). Die beliebteste Leistungsverstärkerarchitektur, die momentan verwendet wird, ist der Doherty-Verstärker. Der Doherty-Verstärker verwendet einen Klasse AB Hauptverstärker und Klasse C Spitzenleistungsverstärker und die Effizienz wird durch Lastmodulation des Hauptverstärkers von dem Spitzenleistungsverstärker verbessert.
Doherty-Verstärkerschaltungen erreichen üblicherweise eine Spitzeneffizienz nur bei einer sehr begrenzten Bandbreite. Eine Lösung zum Verbessern der Bandbreitenbegrenzung von Doherty-Verstärkern ist das Bereitstellen mehrerer Verstärker für unterschiedliche Frequenzbänder. Diese Lösung erhöht jedoch Systemkosten und Komplexität. Alternativ können mehrere kleinere und breitere Bandbreitenverstärker parallel kombiniert werden, um eine geeignete Bandbreite zu erreichen. Dieses Schema führt zusätzliche Kombinierer-Verluste ein, erfordert einen zusätzlichen Schaltungsbereich für den Kombinierer und ist daher kostspieliger und weniger leistungseffizient.
ZUSAMMENFASSUNG
Es besteht ein Bedarf zum Bereitstellen eines verbesserten Konzepts für eine Doherty-Verstärkerschaltung, einen gehäusten Doherty-Verstärker und ein Verfahren zum Betreiben einer Doherty-Verstärkerschaltung.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand gemäß einem oder mehreren beliebigen der Ansprüche erfüllt werden.
Eine Doherty-Verstärkerschaltung ist offenbart. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Doherty-Verstärkerschaltung einen RF-Eingangsanschluss, einen RF-Ausgangsanschluss, einen Hauptverstärker mit einem ersten Eingangsanschluss und einem ersten Ausgangstreiberanschluss, wobei der ersten Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Spitzenleistungsverstärker mit einem zweiten Eingangsanschluss und einem zweiten Ausgangstreiberanschluss, wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist. Die Doherty-Verstärkerschaltung umfasst ferner eine Ausgangskombinierungsnetzwerk, das ausgebildet ist, um Ausgangsstrom von dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss in einen Summierungsknoten zu speisen. Das Ausgangskombinierungsnetzwerk umfasst einen Übertragungsleitungstransformatorbalun mit einem ersten und zweiten Eingangsport und einem ersten Ausgangsport, der mit dem Summierungsknoten verbunden ist, eine erste elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss und dem ersten Eingangsport und eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss und dem zweiten Eingangsport. Die zweite elektrische Verbindung umfasst einen Viertelwellenimpedanzinverter. Die Doherty-Verstärkerschaltung umfasst ferner ein erstes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen den Summierungsknoten und den RF-Ausgangsanschluss verbunden ist.
Optional umfasst die Doherty-Verstärkerschaltung ferner ein zweites Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das mit dem ersten Ausgangstreiberanschluss und dem ersten Eingangsport verbunden ist; ein drittes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das mit dem zweiten Ausgangstreiberanschluss und dem Viertelwellenimpedanzinverter verbunden ist; eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk und dem zweiten Eingangsport; und ein erstes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen den Summierungsknoten und den RF-Ausgangsanschluss verbunden ist.
Wiederum optional umfasst die Doherty-Verstärkerschaltung ferner einen neunzig Grad Hybridkoppler, der elektrisch mit dem Eingangsanschluss verbunden ist; ein erstes Eingangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen einen ersten Ausgangsanschluss des neunzig Grad Hybridkopplers und einen Eingangsanschluss des Hauptverstärkers verbunden ist; und ein zweites Eingangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen einen zweiten Ausgangsanschluss des neunzig Grad Hybridkopplers und einen Eingangsanschluss des Spitzenleistungsverstärkers verbunden ist.
Optional sind der Hauptverstärker und der Spitzenleistungsverstärker jeweils als Drei-Anschluss-Leistungstransistoren mit Gate-, Source- und Drain-Anschlüssen ausgebildet, wobei die Source-Anschlüsse des Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärkers mit einem gemeinsamen Masseknoten verbunden sind, wobei der Drain-Anschluss des Hauptverstärkers den ersten Ausgangstreiberanschluss bereitstellt und der Drain-Anschluss des Spitzenleistungsverstärkers den zweiten Ausgangstreiberanschluss bereitstellt.
Wiederum optional sind der Hauptverstärker, der Spitzenleistungsverstärker und der Übertragungsleitungstransformatorbalun in ein einzelnes Bauelementgehäuse integriert.
Optional ist der Übertragungsleitungstransformatorbalun ausgebildet, um eine 2:1-Impedanztransformation an den Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker zu präsentieren.
Ein gehäuster Doherty-Verstärker ist offenbart. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der gehäuste Doherty-Verstärker einen elektrisch leitfähigen RF-Eingangsanschluss, einen elektrisch leitfähigen RF-Ausgangsanschluss, einen Hauptverstärker, umfassend einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss, wobei der erste Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist und der erste Ausgangstreiberanschluss gegenüber von dem Substrat ist, und einen Spitzenleistungsverstärker, umfassend einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangstreiberanschluss, wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist und der zweite Ausgangstreiberanschluss gegenüber von dem Substrat ist. Der gehäuste Doherty-Verstärker umfasst ferner ein Ausgangskombinierungsnetzwerk, das ausgebildet ist, um Ausgangsstrom von dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss in einen Summierungsknoten zu führen. Das Ausgangskombinierungsnetzwerk umfasst einen Übertragungsleitungstransformatorbalun, der an dem Substrat befestigt ist und einen ersten und zweiten Eingangsport und einen ersten Ausgangsport umfasst, der mit dem Summierungsknoten verbunden ist, eine erste elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss und dem ersten Eingangsport, und eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss und dem zweiten Eingangsport. Die zweite elektrische Verbindung einen Viertelwellenimpedanzinverter umfasst. Der gehäuste Doherty-Verstärker umfasst ferner ein erstes Ausgangimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen den Summierungsknoten und den RF-Ausgangsanschluss verbunden ist.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen gehäusten Doherty-Verstärker, umfassend einen elektrisch leitfähigen RF-Eingangsanschluss; einen elektrisch leitfähigen RF-Ausgangsanschluss; ein planares Substrat; einen Hauptverstärker, umfassend einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss, wobei der erste Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist und der erste Ausgangstreiberanschluss gegenüber von dem Substrat ist; einen Spitzenleistungsverstärker, umfassend einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangstreiberanschluss, wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist und der zweite Ausgangstreiberanschluss gegenüber von dem Substrat ist; und ein Ausgangskombinierungsnetzwerk, das ausgebildet ist, um Ausgangsstrom von dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss in einen Summierungsknoten zu führen, das Ausgangskombinierungsnetzwerk umfassend einen Übertragungsleitungstransformatorbalun, der an dem Substrat befestigt ist und einen ersten und zweiten Eingangsport und einen ersten Ausgangsport umfasst, der mit dem Summierungsknoten verbunden ist; eine erste elektrische Verbindung zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss und dem ersten Eingangsport; und eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss und dem zweiten Eingangsport, wobei die zweite elektrische Verbindung einen Viertelwellenimpedanzinverter umfasst.
Optional sind der Hauptverstärker, der Spitzenleistungsverstärker und der Übertragungsleitungstransformatorbalun jeweils an einer elektrisch leitfähigen und zusammenhängenden Region des Substrats befestigt, wobei der Übertragungsleitungstransformatorbalun eine erste und zweite Bondanschlussfläche aufweist, die vertikal von dem Substrat versetzt sind, wobei die erste elektrische Verbindung Bonddrähte aufweist, die zwischen den ersten Ausgangstreiberanschluss und die erste Bondanschlussfläche verbunden sind, und wobei die zweite elektrische Verbindung Bonddrähte aufweist, die zwischen den zweiten Ausgangstreiberanschluss und die zweite Bondanschlussfläche verbunden sind.
Wiederum optional stellt das Substrat einen Source-Anschluss des gehäusten Doherty-Verstärkers bereit, wobei der Hauptverstärker und der Spitzenleistungsverstärker jeweils als Drei-Anschluss-Leistungstransistoren ausgebildet sind, die Gate-, Source- und Drain-Anschlüsse aufweisen, wobei der Hauptverstärker und der Spitzenleistungsverstärker in einer Source-Abwärts-Konfiguration befestigt sind.
Optional ist der Übertragungsleitungstransformatorbalun ausgebildet, um eine 2:1-Impedanztransformation an den Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker zu präsentieren.
Wiederum optional umfasst gehäuste Doherty-Verstärker ferner ein erstes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen den Summierungsknoten und den RF-Ausgangsanschluss verbunden ist.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Doherty-Verstärkerschaltung, umfassend einen RF-Eingangsanschluss, einen RF-Ausgangsanschluss, einen Hauptverstärker umfassend einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss, wobei der erste Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Spitzenleistungsverstärker umfassend einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangstreiberanschluss, wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss verbunden ist, ist offenbart. Gemäß dem Verfahren wird ein RF-Signal zwischen dem RF-Eingangsanschluss und dem RF-Ausgangsanschluss unter Verwendung von einem oder beiden des Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärkers verstärkt. Das verstärkte RF-Signal, das an dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss erzeugt wird, wird in einen Summierungsknoten unter Verwendung eines Übertragungsleitungstransformatorbaluns kombiniert. Eine Impedanz zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss und dem Übertragungsleitungstransformatorbalun wird unter Verwendung eines Viertelwellenimpedanzinverters invertiert.
Optional, umfasst das Kombinieren des verstärkten RF-Signals, das an dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss erzeugt wird, in einen Summierungsknoten das Leiten von Strom von dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss in den ersten und zweiten Eingangsport des Übertragungsleitungstransformatorbaluns und das Ausgeben des Stroms an einem unsymmetrischen Ausgangsport des Übertragungsleitungstransformatorbaluns, wobei der unsymmetrische Ausgangsport direkt mit dem Summierungsknoten verbunden ist.
Wiederum optional umfasst das Verstärken des RF-Signals ausschließlich das Betreiben des Hauptverstärkers in einem niedrigeren Leistungsmodus und das Betreiben sowohl des Hauptverstärkers als auch des Spitzenleistungsverstärkers in einem Hochleistungsmodus, und wobei das Invertieren der Impedanz das Verwenden des Viertelwellenimpedanzinverters umfasst, um eine Impedanz zwischen dem zweiten Eingangsport und dem zweiten Ausgangstreiberanschluss zu invertieren.
Optional wird das verstärkte RF-Signal, das an dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss erzeugt wird, unter Verwendung eines Baluns kombiniert, der in die Gehäusestruktur der Doherty-Verstärkerschaltung integriert ist.
Fachleute auf dem Gebiet werden nach dem Lesen der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und dem Betrachten der beiliegenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen, dargestellten Ausführungsbeispiele können kombiniert werden, außer sie schließen einander aus. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert.
1 stellt in Reihe geschaltete Doherty-Verstärkerschaltung mit einem Übertragungsleitungstransformatorbalun und einem Viertelwellenimpedanzinverter verbunden mit dem Summierungsknoten gemäß einem Ausführungsbeispiel dar.
2 stellt eine Ersatzschaltung einer in Reihe geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung dar, die einen Übertragungsleitungstransformatorbalun umfasst im Vollleistungsmodus arbeitet, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 stellt eine Ersatzschaltung einer in Reihe geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung dar, die einen Übertragungsleistungs-Transformator-Balun umfasst und im Niedrigleistungsmodus arbeitet, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 stellt eine Ersatzschaltung einer in Reihe geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung dar, die einen Übertragungsleitungstransformatorbalun und einen Viertelwellen-Impedanzinverter umfasst und in einem Niedrigleistungsmodus arbeitet, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5, die 5a und 5b umfasst, stellt ein schematisches Diagramm hoher Ebene für eine parallel geschaltete Doherty-Verstärkerschaltung und eine in Reihe geschaltete Doherty-Verstärkerschaltung dar, die einen Übertragungsleitungstransformatorbalun umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6, die 6a und 6b umfasst, stellt eine Impedanzantwort einer parallel geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung und einer in Reihe geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung dar, die einen Übertragungsleitungstransformatorbalun umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7, die 7a und 7b umfasst, vergleicht die Impedanzantwort einer parallel geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung und einer in Reihe geschalteten Doherty-Verstärkerschaltung, die einen Übertragungsleitungstransformatorbalun umfasst, bei zwei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
8 zeigt eine gehäuste Doherty-Verstärkerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 stellt eine Doherty-Verstärkerschaltung 100 dar. Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 umfasst zumindest einen RF-Eingangsanschluss 102 und zumindest einen RF-Ausgangsanschluss 104. Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 ist ausgebildet, um ein RF-Signal zwischen dem RF-Eingangsanschluss 102 und dem RF-Ausgangsanschluss 104 unter Verwendung eines Hauptverstärkers 106 und eines Spitzenleistungsverstärkers 108 zu verstärken. Sowohl der Hauptverstärker 106 als auch der Spitzenleistungsverstärker 108 sind unabhängig mit dem RF-Eingangsanschluss 102 verbunden. D. h., das Signal, das an den RF-Eingangsanschluss 102 angelegt ist, wird in zwei diskrete Pfade geführt, wobei jeder Pfad einen Eingangsanschluss des Hauptverstärkers 106 und/oder einen Ausgangsanschluss des Spitzenleistungsverstärkers 108 speist. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Doherty-Verstärkerschaltung 100 zwei oder mehr der RF-Eingangsanschlüsse 102, wobei jeder der RF-Eingangsanschlüsse 102 unabhängig die Eingangsanschlüsse des Hauptverstärkers 106 und des Spitzenleistungsverstärkers 108 speist.
Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 ist ausgebildet, um in einem Niedrigleistungsmodus und in einem Hochleistungsmodus zu arbeiten. In dem Niedrigleistungsmodus ist nur der Hauptverstärker 106 betriebsfähig. Die Effizienz des Hauptverstärkers 106 nimmt zu, wenn der Leistungspegel zunimmt. Der Hauptverstärker 106 erreicht schließlich einen maximalen Effizienzpunkt wenn der Leistungspegel weiter ansteigt. Auf diesem Leistungspegel wird der Spitzenleistungsverstärker 108 eingeschaltet. In einem Hochleistungsmodus sind sowohl der Hauptverstärker 106 als auch der Spitzenleistungsverstärker 108 betriebsfähig.
Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 aus 1 ist als ein in Reihe geschalteter Doherty-Verstärker ausgebildet. Bei einer solchen Konfiguration wird der Strom, der durch den Hauptverstärker 106 und den Spitzenleistungsverstärker 108 geliefert wird, an einem Summierungsknoten 110 kombiniert. Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 umfasst optional ein Endimpedanz-Anpassungsnetzwerk 112, das in Reihe mit der externen Last geschaltet ist, die die Doherty-Verstärkerschaltung 100 treibt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Endimpedanz-Anpassungsnetzwerk 112 als ein LC- oder RLC-Netzwerk ausgebildet. Die Impedanz des Endimpedanz-Anpassungsnetzes 112 kann für eine optimale Effizienz an eine standardmäßige externe Lastimpedanz angepasst sein (z. B. 50 Ω).
Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 umfasst ein Ausgangskombinierungsnetzwerk 114, das ausgebildet ist, um Ausgangsstrom aus einem ersten Ausgangstreiberanschluss 116 des Hauptverstärkers 106 und aus einem zweiten Ausgangstreiberanschluss 118 des Spitzenleistungsverstärkers 108 in den Summierungsknoten 110 zu speisen. D. h., das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 kombiniert die Leistung, die durch den Hauptverstärker 106 und den Spitzenleistungsverstärker 108 erzeugt wird, an dem Summierungsknoten 110.
Das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 umfasst einen Übertragungsleitungstransformatorbalun 120. Der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 umfasst zumindest zwei Leiter, die ausgebildet sind, um ein RF-Signal mit minimalen Reflexionen zu tragen (d. h. Übertragungsleitungen), wobei die zwei Leiter auf ein mehrfaches einer Viertelwellenlänge einer Mitten-Entwurfsfrequenz entworfen sind und gekoppelt sind, um eine Übertragungsleitung zwischen denselben zu bilden. Der Balun umfasst einen ersten und zweiten (unsymmetrischen) Eingangsport 122, 124 und einen ersten (symmetrischen) Ausgangsport 126. Der erste Ausgangsport 126 ist mit dem Summierungsknoten 110 verbunden.
Das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 umfasst ferner eine erste elektrische Verbindung 128 zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss 116 und dem ersten Eingangsport 122. Die erste elektrische Verbindung 128 kann unter Verwendung (nominell) perfekt leitfähiger Drahtverbindungen bewirkt werden, die den ersten Ausgangstreiberanschluss 116 und den ersten Eingangsport 122 direkt verbinden. Alternativ kann die Doherty-Verstärkerschaltung 100 ein zweites Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk 130 umfassen, das mit dem ersten Ausgangstreiberanschluss 116 und dem ersten Eingangsport 122 verbunden ist. Das zweite Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk 130 kann ein LC- oder RLC-Netzwerk umfassen.
Das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 umfasst ferner eine zweite elektrische Verbindung 132, die getrennt von der ersten elektrischen Verbindung 128 ist und zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss 118 und dem zweiten Eingangsport 124 ist. Die zweite elektrische Verbindung 132 kann unter Verwendung von (nominell) perfekt leitfähigen Drahtverbindungen bewirkt werden, die den zweiten Ausgangsantriebsantriebsanschluss 118 und den zweiten Eingangsport 124 direkt verbinden. Alternativ kann die Doherty-Verstärkerschaltung 100 ein drittes Ausgangsimpedanz-Anpassungsnetzwerk 134 umfassen, das mit dem zweiten Ausgangstreiberanschluss 118 und dem zweiten Eingangsport 124 verbunden ist. Das dritte Ausgansgimpedanz-Anpassungsnetzwerk 134 kann ein LC- oder RLC-Netzwerk umfassen.
Die zweite elektrische Verbindung 132 umfasst einen Viertelwellenimpedanzinverter 136. D. h., Strom, der zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss 118 und dem zweiten Eingangsport 124 fließt, muss durch den Viertelwellenimpedanzinverter 136 verlaufen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das zweite Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk 134 direkt mit dem Viertelwellenimpedanzinverter 136 verbunden und der Viertelwellenimpedanzinverter 136 ist direkt elektrisch mit dem zweiten Eingangsport 124 des Übertragungsleitungstransformatorbaluns 120 verbunden. Der Impedanzinverter 136 und das Ausgangsanpassungsnetzwerk 134 können separat implementiert sein oder in ein einzelnes Netzwerk kombiniert sein.
Der Viertelwellenimpedanzinverter 136 ist ein Zwei-Port-Netzwerk, das ausgebildet ist, um die duale oder reziproke Impedanz zu präsentieren, mit der er abgeschlossen ist. Somit erscheint eine sehr hohe Impedanz an einem Ende des Viertelwellenimpedanzinverters 136 als sehr niedrige Impedanz an dem anderen Ende und umgekehrt. Der Viertelwellenimpedanzinverter 136 kann jegliche einer Vielzahl von üblicherweise bekannten Konfigurationen aufweisen. Z. B. kann der Viertelwellenimpedanzinverter 136 als eine einzelne Länge einer Übertragungsleitung ausgebildet sein oder kann alternativ als Netzwerk aus konzentrierten Elementen implementiert sein.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Doherty-Verstärkerschaltung 100 zusätzlich ein Eingangsnetzwerk 138, das zwischen den RF-Eingangsanschluss 102 und die Eingangsanschlüsse des Hauptverstärkers 106 und des Spitzenleistungsverstärkers 108 geschaltet ist. Das Eingangsnetzwerk 138 umfasst einen neunzig Grad Hybridkoppler 140, der elektrisch mit dem RF-Eingangsanschluss 102 verbunden ist. Der neunzig Grad Hybridkoppler 140 spaltet das RF-Signal in zwei Signale mit einer neunzig Grad Phasenverschiebung zwischen denselben. Diese phasenverschobenen Signale werden aus den zwei Ausgangsports des neunzig Grad Hybridkopplers 140 in die Eingangsanschlüsse 116, 118 des Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärkers 106, 108 gespeist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein erstes Eingangsimpedanz-Anpassungsnetzwerk 142 zwischen einen ersten Ausgangsanschluss des neunzig Grad Hybridkopplers 140 und einen Eingangsanschluss des Hauptverstärkers 106 geschaltet, und ein zweites Eingangsimpedanz-Anpassungsnetzwerk 144 ist zwischen einen zweiten Ausgangsanschluss des neunzig Grad Hybridkopplers 140 und einen Eingangsanschluss des Spitzenleistungsverstärkers 108 geschaltet. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist der neunzig Grad Hybridkoppler 140 nicht Teil des Eingangsnetzwerkes 138 und kann extern bereitgestellt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Hauptverstärker 106 und der Spitzenleistungsverstärker 108 jeweils als Drei-Anschluss-Leistungstransistoren mit Gate-, Source- und Drain-Anschlüssen ausgebildet. Der Drain-Anschluss des Hauptverstärkers 106 stellt den ersten Ausgangstreiberanschluss 116 bereit und der Drain-Anschluss des Spitzenleistungsverstärkers 108 stellt den zweiten Ausgangstreiberanschluss 118 bereit. Die Source-Anschlüsse des Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärkers 106, 108 sind miteinander und mit einer Referenz (d. h. Masse) verbunden. Dies ist nur ein Beispiel und der Hauptverstärker 106 und der Spitzenleistungsverstärker 108 können durch jeglichen einer Vielzahl von Bauelementtypen bereitgestellt sein, wie z. B. Leistungs-MOSFET, IGBT, BJT, Thyristor, etc.
Die Lastmodulationscharakteristika des Ausgangskombinationsnetzes 114 werden nun erörtert. Bezugnehmend auf 2 ist ein Ersatz-Eingangsimpedanzmodell der Doherty-Verstärkerschaltung 100 gezeigt, bei der der Doherty-Verstärker in dem vollen Leistungsmodus arbeitet (d. h. sowohl der Hauptverstärker 106 als auch der Spitzenleistungsverstärker 108 treiben die Ausgabe). Der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 ist nominell ausgebildet, um den elektrischen Strom zwischen dem ersten und zweiten Eingangsport 122, 124 auszugleichen. Daher ist der Strom, der in den ersten Eingangsport 122 fließt im Hinblick auf Betrag gleich zu und im Hinblick auf Phase gegenphasig zu dem Strom, der aus dem zweiten Eingangsport 124 fließt. Ferner muss die Spannung zwischen dem ersten und zweiten Eingangsport 122, 124 gleich zu der Spannung an dem Ausgangsport 126 sein. Eine Hälfte der Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Eingangsport 122, 124 ist über den Hauptverstärker 106 und eine Hälfte der Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Eingangsport 122, 124 ist über den Spitzenleistungsverstärker 108. Somit erfahren sowohl der Hauptverstärker 106 als auch der Spitzenleistungsverstärker 108 einen Eingangswiderstandswert (R_in) gleich R_in/2. Somit stellt der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 eine 2:1 Impedanztransformation bereit.
3 zeigt ein Ersatzmodell für die Eingangsimpedanz der Doherty-Verstärkerschaltung 100 bei dem der Doherty-Verstärker in einem Niedrigleistungsmodus arbeitet (d. h. nur der Hauptverstärker 106 ist betriebsfähig und der Spitzenleistungsverstärker 108 ist vollständig ausgeschaltet). Bei dieser Schaltung erscheint der Spitzenleistungsverstärker 108 als Kurzschluss aus der Perspektive des zweiten Eingangsports 124. Dadurch, dass der Spitzenleistungsverstärker 108 als Kurzschluss erscheint, wird die Last, die der Hauptverstärker 106 erfährt, verdoppelt, da die gesamte Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Eingangsport 122, 124 über den Hauptverstärker 106 ist. Somit optimiert das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 die Leistungseffizient der Doherty-Verstärkerschaltung 100 sowohl in dem Hochleistungs- als auch Niedrigleistungs-Modus durch Anpassen des Eingangswiderstandswerts, der durch den Hauptverstärker 106 und Spitzenleistungsverstärker 108 erfahren wird, an einen R_in-Wert, der durch die Impedanz eingestellt ist, die mit dem Summierungsknoten 126 verbunden ist, und durch Modulieren der Impedanz, die durch den Hauptverstärker 106 oder den Spitzenleistungsverstärker 108 erfahren wird, abhängig von dem Leistungsmodus.
4 zeigt das Eingliedern des Viertelwellenimpedanzinverters 136 in das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114, sodass der Spitzenleistungsverstärker 108 als Kurzschluss erscheint, wenn die Doherty-Verstärkerschaltung 100 in dem Niedrigleistungsmodus ist. In dem Fall, dass der Spitzenleistungsverstärker 108 ausgeschaltet ist, präsentiert es eine sehr hohe Impedanz. D. h., der Spitzenleistungsverstärker 108 erscheint nominell als Leerlauf, wenn er ausgeschaltet ist. Der Viertelwellenimpedanzinverter 136 präsentiert das duale oder inverse dieser Leerlaufschaltung, die aus der Perspektive des zweiten Eingangsports 124 eine Kurzschlussschaltung ist.
Die Impedanzumwandlung, die durch den Viertelwellenimpedanzinverter 136 bereitgestellt wird, ist an einer bestimmten Frequenz zentriert, da sie eine Übertragungsleitungslänge erfordert, die gleich exakt einem Viertel einer Wellenlänge (λ) der Übertragungsfrequenz ist. Somit ist der Viertelwellenimpedanzinverter 136 nur in der Lage, bei einer einzelnen Frequenz als idealer Inverter zu funktionieren.
Die Einlagerung eines Übertragungsleitungstransformatorbaluns 120 in das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 auf die hierin beschriebene Weise stellt vorteilhaft eine hochstabile Impedanz versus Frequenz für den Viertelwellenimpedanzinverter 136 dar. Der Balun 120 arbeitet zusätzlich als ein Dualmoden-2:1-Impedanzinverter (d. h. 50 Ω an dem Ausgangsport 126 des Baluns 120 werden in 25 Ω an dem Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker 106, 108 umgewandelt), mit einem sehr kompakten Breitbandleistungskombinierer kombiniert, der den Betrag der Impedanztransformation reduziert, was anderswo in der Schaltung ausgeführt werden muss. Dies verbessert ferner die Bandbreite, da der Balun 120 in der Lage ist, die 2:1-Impedanztransformation über eine breitere Bandbreite bereitzustellen, mit äquivalentem oder geringerem Verlust, als herkömmliche Techniken, die LC-Filteranpassungsnetzwerke nach dem Summierungsknoten 110 verwenden.
Der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 präsentiert natürlich eine hohe Impedanz an die zweite Harmonische an den symmetrischen Ports 122, 124. Dies liegt an der Eigenschaft der symmetrischen Struktur, Gleichmoden-Strom zurückzuweisen, die aktiv ist, wenn der Spitzenleistungsverstärker 108 voll betriebsfähig ist. Diese Eigenschaft kann verwendet werden, um die Effizienz sowohl von dem Haupt- als auch Spitzenleistungs-Verstärker 106, 108 durch den Leistungsbereich zu maximieren, wodurch den individuellen Transistoren günstige passive und sogar aktive Impedanzen präsentiert werden, was die Effizienz maximiert.
Ein Beispiel der vorteilhaften Impedanz- versus Frequenz-Charakteristik des Ausgangskombinationsnetzes 114, das den Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 umfasst, wird nun erörtert. Bezugnehmend auf 5 wird ein schematisches Diagramm hoher Ebene für zwei unterschiedliche Doherty-Schaltungen gezeigt. 5a zeigt einen herkömmlich ausgebildeten Doherty-Verstärker mit einem parallelen Summierungsknoten. 5b zeigt einen in Reihe geschalteten Doherty-Verstärker, bei dem der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 in dem hierin beschriebenen Ausgangskombinierungsnetzwerk 114 ausgebildet ist. Die Summierungsknotenimpedanz bei der Schaltung von 5a ist gleich Z_OPT/2 Ω und die Summierungsknotenimpedanz bei der Schaltung von 5b ist gleich Z_OPT·2 Ω, wobei Z_OPT die Impedanz ist, die dem Hauptverstärker 106 und dem Spitzenleistungsverstärker 108 im Vollleistungsmodus präsentiert wird.
6 zeigt die Impedanz, die dem Hauptverstärker 106 und den Spitzenleistungsverstärkern 108 präsentiert wird, wobei der Doherty-Verstärker bei 1 GHz betrieben wird. 6a zeigt die Impedanz, die dem parallelen Summierungs-Doherty-Verstärker präsentiert wird (d. h. die Schaltung von 5a) und 6b zeigt die Impedanz, die dem in Reihe geschalteten Doherty-Verstärker mit einem Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 präsentiert wird (d. h. die Schaltung von 5b). Der am weitesten linke der beiden der Graphen repräsentiert den Niedrigleistungsmodus, in dem nur der Hauptverstärker 106 betriebsfähig ist, und der am weitesten rechte Graph repräsentiert den Vollleistungsmodus, in dem sowohl der Hauptverstärker 106 als auch der Spitzenleistungsverstärker 108 einen gleichen Strombetrag treiben. Bei dem Niedrigleistungsmodus sieht der Hauptverstärker 106 ungefähr 20 Ω. In dem Vollleistungsmodus ist die Impedanz, die sowohl dem Hauptverstärker 106 als auch dem Spitzenleistungsverstärker 108 präsentiert wird (d. h. Z_OPT), 10 Ω.
7 stellt einen Frequenzvergleich der Impedanzcharakteristika dar, gezeigt in 6. 7a zeigt die Parameter des parallelen Summierungs-Doherty-Verstärkers (d. h. die Schaltung von 5a) und 7b zeigt die Parameter des in Reihe geschalteten Doherty-Verstärkers mit einem Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 (d. h. die Schaltung von 5b). Sowohl bei 7a als auch 7b zeigt die oberste Kurve die Impedanzantwort mit dem Doherty-Verstärker, der bei 1 GHz betrieben wird, und die unterste Kurve zeigt die Impedanzantwort mit dem Doherty-Verstärker, der bei 900 MHz betrieben wird. Es ist ersichtlich, dass der in Reihe geschaltete Doherty-Verstärker die gewünschten Impedanzen viel effizienter beibehält als der parallel geschaltete Doherty-Verstärker. D. h., die 100 Mhz-Verschiebung bei der Betriebsfrequenz verschiebt die Impedanz, die dem Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker 106, 108 präsentiert wird für die parallele Konfiguration dramatisch abwärts. Die 100 MHz-Verschiebung bei der Betriebsfrequenz hat jedoch sehr wenig Auswirkung auf die Impedanz, die dem Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker 106, 108 präsentiert wird, derart, dass Z_OPT ungefähr bei 10 Ω bleibt. Somit verbessert die hierin beschriebene Konfiguration mit Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 die Breitbandantwort der Doherty-Verstärkerschaltung 100 vorteilhaft im Vergleich zu herkömmlich bekannten Summierungstechniken.
8 zeigt eine gehäuste Doherty-Verstärkerschaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Doherty-Verstärkerschaltung 100 weist die Schaltungstopologie auf, die bezugnehmend auf 1 beschrieben ist. Der Hauptverstärker 106 und der Spitzenleistungsverstärker 108 können an einem elektrisch leitfähigen Substrat 146 befestigt sein. Der Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker 106, 108 können in einer sogenannten Source-Abwärts-Konfiguration (source down configuration) ausgebildet sein, bei der der erste und zweite Ausgangstreiberanschluss 116, 118 weggewandt sind von oder gegenüber sind von dem Substrat 146.
Das Ausgangskombinierungsnetzwerk 114, das bezugnehmend auf 1 beschrieben ist, wurde in das Bauelementgehäuse integriert, wobei der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 an dem Substrat 146 befestigt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 und der Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker 106, 108 jeweils an einer zusammenhängenden Region des Substrats 146 befestigt. Der Übertragungsleitungstransformatorbalun 120 umfasst eine erste und zweite Bondanschlussfläche 148, 150, die vertikal von dem Substrat 146 versetzt sind. Die erste elektrische Verbindung 128 kann unter Verwendung von Bonddrähten bewirkt werden, die zwischen den ersten Ausgangstreiberanschluss 116 und die erste Bondanschlussfläche 148 verbunden sind. Die zweite elektrische Verbindung 132 kann unter Verwendung von Bonddrähten bewirkt werden, die zwischen den Ausgangstreiberanschluss 118 und die zweite Bondanschlussfläche 150 verbunden sind.
Ausdrücke, wie z. B. „gleich”, „angepasst” und „anpassen”, wie sie hierin verwendet werden, sollen identisch, annähernd identisch oder ungefähr bedeuten, sodass ein angemessener Betrag einer Abweichung berücksichtigt wird, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Der Ausdruck „konstant” bedeutet sich nicht verändernd oder nicht variierend oder sich wiederum leicht verändernd oder leicht variierend, sodass ein angemessener Betrag einer Abweichung berücksichtigt wird, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner werden Ausdrücke wie „erster”, „zweiter” und ähnliches verwendet, um verschiedene Elemente, Regionen, Abschnitte etc. zu beschreiben und diese sollen nicht einschränkend betrachtet werden. Gleiche Ausdrücke beziehen sich in der Beschreibung durchgehend auf gleiche Elemente.
Der Ausdruck „direkt elektrisch verbunden” oder „in direktem elektrischem Kontakt” beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, z. B. eine Drahtverbindung zwischen den betreffenden Elementen. Im Gegensatz dazu bedeutet der Ausdruck „elektrisch gekoppelt”, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente ausgebildet sind, um das elektrische Signal auf eine erkennbare Weise zu beeinflussen, das zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen geliefert werden soll. Diese dazwischenliegenden Elemente umfassen aktive Elemente, wie z. B. Transistoren, sowie passive Elemente, wie z. B. Induktoren, Kondensatoren, Dioden, Widerstände, etc.
Wie hierin verwendet sind die Ausdrücke „haben”, „enthalten”, „umfassen”, „aufweisen” und ähnliche sind offene Ausdrücke, die das Vorhandensein von angegebenen Elementen oder Merkmalen anzeigen, aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale ausschließen. Die unbestimmten Artikel „einer, eine, eines” und bestimmten Artikel „der, die, das” sollen Plural sowie Singular umfassen, außer der Kontext gibt eindeutig anderes vor.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, außer dies ist spezifisch anderweitig angegeben.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hierin dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die bestimmten gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele eingesetzt werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Abänderungen der spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken, die hierin erörtert wurden. Daher ist es die Absicht, dass die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Entsprechungen eingeschränkt ist.

Claims

Eine Doherty-Verstärkerschaltung (100), umfassend: einen RF-Eingangsanschluss (102); einen RF-Ausgangsanschluss (104); einen Hauptverstärker (106) umfassend einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss (116), wobei der erste Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss (102) verbunden ist; einen Spitzenleistungsverstärker (108) umfassend einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangstreiberanschluss (118), wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss (102) verbunden ist; und ein Ausgangskombinierungsnetzwerk (114), das ausgebildet ist, um Ausgangsstrom aus dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss (116, 118) in einen Summierungsknoten (110) zuzuführen, das Ausgangskombinierungsnetzwerk (114) umfassend: einen Übertragungsleitungstransformatorbalun (120), umfassend einen ersten und zweiten Eingangsport (122, 124) und einen ersten Ausgangsport (126), der mit dem Summierungsknoten (110) verbunden ist; eine erste elektrische Verbindung (128) zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss (116) und dem ersten Eingangsport (122); und eine zweite elektrische Verbindung (132) zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) und dem zweiten Eingangsport (124), wobei die zweite elektrische Verbindung (132) einen Viertelwellenimpedanzinverter (136) umfasst.
Die Doherty-Verstärkerschaltung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: ein zweites Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das mit dem ersten Ausgangstreiberanschluss (116) und dem ersten Eingangsport (122) verbunden ist; ein drittes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das mit dem zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) und dem Viertelwellenimpedanzinverter (136) verbunden ist; eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk und dem zweiten Eingangsport (124); und ein erstes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen den Summierungsknoten (110) und den RF-Ausgangsanschluss (104) verbunden ist.
Die Doherty-Verstärkerschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen neunzig Grad Hybridkoppler, der elektrisch mit dem Eingangsanschluss verbunden ist; ein erstes Eingangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen einen ersten Ausgangsanschluss des neunzig Grad Hybridkopplers und einen Eingangsanschluss des Hauptverstärkers (106) verbunden ist; und ein zweites Eingangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen einen zweiten Ausgangsanschluss des neunzig Grad Hybridkopplers und einen Eingangsanschluss des Spitzenleistungsverstärkers (108) verbunden ist.
Die Doherty-Verstärkerschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hauptverstärker (106) und der Spitzenleistungsverstärker (108) jeweils als Drei-Anschluss-Leistungstransistoren mit Gate-, Source- und Drain-Anschlüssen ausgebildet sind, wobei die Source-Anschlüsse des Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärkers (106, 108) mit einem gemeinsamen Masseknoten verbunden sind, wobei der Drain-Anschluss des Hauptverstärkers (106) den ersten Ausgangstreiberanschluss (116) bereitstellt und der Drain-Anschluss des Spitzenleistungsverstärkers (108) den zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) bereitstellt.
Die Doherty-Verstärkerschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hauptverstärker (106), der Spitzenleistungsverstärker (108) und der Übertragungsleitungstransformatorbalun (120) in ein einzelnes Bauelementgehäuse integriert sind.
Die Doherty-Verstärkerschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Übertragungsleitungstransformatorbalun (120) ausgebildet ist, um eine 2:1-Impedanztransformation an den Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker (106, 108) zu präsentieren.
Ein gehäuster Doherty-Verstärker, umfassend: einen elektrisch leitfähigen RF-Eingangsanschluss; einen elektrisch leitfähigen RF-Ausgangsanschluss; ein planares Substrat; einen Hauptverstärker (106), umfassend einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss (116), wobei der erste Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss (102) verbunden ist und der erste Ausgangstreiberanschluss (116) gegenüber von dem Substrat ist; einen Spitzenleistungsverstärker (108), umfassend einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangstreiberanschluss (118), wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss (102) verbunden ist und der zweite Ausgangstreiberanschluss (118) gegenüber von dem Substrat ist; und ein Ausgangskombinierungsnetzwerk (114), das ausgebildet ist, um Ausgangsstrom von dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss (116, 118) in einen Summierungsknoten zu führen (110), das Ausgangskombinierungsnetzwerk (114) umfassend: einen Übertragungsleitungstransformatorbalun (120), der an dem Substrat befestigt ist und einen ersten und zweiten Eingangsport (122, 124) und einen ersten Ausgangsport (126) umfasst, der mit dem Summierungsknoten (110) verbunden ist; eine erste elektrische Verbindung (128) zwischen dem ersten Ausgangstreiberanschluss (116) und dem ersten Eingangsport (122); und eine zweite elektrische Verbindung (132) zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) und dem zweiten Eingangsport (124), wobei die zweite elektrische Verbindung (132) einen Viertelwellenimpedanzinverter (136) umfasst.
Der gehäuste Doherty-Verstärker gemäß Anspruch 7, wobei der Hauptverstärker (106), der Spitzenleistungsverstärker (108) und der Übertragungsleitungstransformatorbalun (120) jeweils an einer elektrisch leitfähigen und zusammenhängenden Region des Substrats befestigt sind, wobei der Übertragungsleitungstransformatorbalun (120) eine erste und zweite Bondanschlussfläche aufweist, die vertikal von dem Substrat versetzt sind, wobei die erste elektrische Verbindung (128) Bonddrähte aufweist, die zwischen den ersten Ausgangstreiberanschluss (116) und die erste Bondanschlussfläche verbunden sind, und wobei die zweite elektrische Verbindung (132) Bonddrähte aufweist, die zwischen den zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) und die zweite Bondanschlussfläche verbunden sind.
Der gehäuste Doherty-Verstärker gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat einen Source-Anschluss des gehäusten Doherty-Verstärkers bereitstellt, wobei der Hauptverstärker (106) und der Spitzenleistungsverstärker (108) jeweils als Drei-Anschluss-Leistungstransistoren ausgebildet sind, die Gate-, Source- und Drain-Anschlüsse aufweisen, wobei der Hauptverstärker (106) und der Spitzenleistungsverstärker (108) in einer Source-Abwärts-Konfiguration befestigt sind.
Der gehäuste Doherty-Verstärker gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Übertragungsleitungstransformatorbalun (120) ausgebildet ist, um eine 2:1-Impedanztransformation an den Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärker (106, 108) zu präsentieren.
Der gehäuste Doherty-Verstärker gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, ferner umfassend: ein erstes Ausgangsimpedanzanpassungsnetzwerk, das zwischen den Summierungsknoten (110) und den RF-Ausgangsanschluss (104) verbunden ist.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Doherty-Verstärkerschaltung (100), umfassend einen RF-Eingangsanschluss (102), einen RF-Ausgangsanschluss (104), einen Hauptverstärker (106) umfassend einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangstreiberanschluss (116), wobei der erste Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss (102) verbunden ist, und einen Spitzenleistungsverstärker (108) umfassend einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangstreiberanschluss (118), wobei der zweite Eingangsanschluss mit dem RF-Eingangsanschluss (102) verbunden ist, das Verfahren umfassend: Verstärken eines RF-Signals zwischen dem RF-Eingangsanschluss (102) und dem RF-Ausgangsanschluss (104) unter Verwendung von einem oder beiden des Haupt- und Spitzenleistungs-Verstärkers (106, 108); Kombinieren des verstärkten RF-Signals, das an dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss (116, 118) erzeugt wird, in einen Summierungsknoten (110) unter Verwendung eines Übertragungsleitungstransformatorbaluns (120); und Invertieren einer Impedanz zwischen dem zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) und dem Übertragungsleitungstransformatorbalun (120) unter Verwendung eines Viertelwellenimpedanzinverters (136).
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Kombinieren des verstärkten RF-Signals, das an dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss (116, 118) erzeugt wird, in einen Summierungsknoten (110) das Leiten von Strom von dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss (116, 118) in den ersten und zweiten Eingangsport (122, 124) des Übertragungsleitungstransformatorbaluns (120) und das Ausgeben des Stroms an einem unsymmetrischen Ausgangsport des Übertragungsleitungstransformatorbaluns (120) umfasst, wobei der unsymmetrische Ausgangsport direkt mit dem Summierungsknoten (110) verbunden ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Verstärken des RF-Signals ausschließlich das Betreiben des Hauptverstärkers (106) in einem niedrigeren Leistungsmodus und das Betreiben sowohl des Hauptverstärkers (106) als auch des Spitzenleistungsverstärkers (108) in einem Hochleistungsmodus umfasst, und wobei das Invertieren der Impedanz das Verwenden des Viertelwellenimpedanzinverters (136) umfasst, um eine Impedanz zwischen dem zweiten Eingangsport (124) und dem zweiten Ausgangstreiberanschluss (118) zu invertieren.
Das Verfahren gemäß einem der Anschlüsse 12 bis 14, wobei das verstärkte RF-Signal, das an dem ersten und zweiten Ausgangstreiberanschluss (116, 118) erzeugt wird, unter Verwendung eines Baluns kombiniert wird, der in die Gehäusestruktur der Doherty-Verstärkerschaltung (100) integriert ist.