TW200828784A - Doherty power amplifier - Google Patents

Description

200828784 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種功率放大器，尤指一種能夠將 型化而整合在一晶片上的杜赫功率放大器。 【先前技術】 當努力延長行動手機的電池壽命以及當用於行動 的中繼器及基地台變得更為小型化及多功能之後，目 經完成許多研究以改進佔去大部份功率消耗的RF功 大器之效率。特別是對於用以增進功率放大器效率的 案例之一的杜赫功率放大器之研究更為積極地進行。 如本技藝中所熟知，杜赫功率放大器首先 W.H. Doherty先生於1 93 6年設計出來，其使用四分之 變壓器，即λ/4線，以並聯一載波放大器及一波峰放太 杜赫放大器由一種對稱功率耦合方法所驅動，其根據 率位準改變由峰值放大器供應到該負載的電流量來控 載波放大器之負載線阻抗，藉此改善放大效率。 當設計用於行動通信之杜赫放大器時，其尺寸的 變得更為重要，且趨勢上為杜赫放大器變得更為小型 但是，習用實施這種杜赫放大器之方法由於其晶片及 的尺寸而造成較高生產成本而成為其缺點。更值得注 是，用於控制載波放大器之負載線阻抗的四分之一波 器及用於驅動輸入功率的複合式3 d Β 9 0 ^分波器為用 動通信之杜赫放大器生產成本增加的主要原因。 其小

通信 前已 率放 典型 是由 一波 ‘器。 一功 制該 限制 化。 封裝 意的 變壓 於行 5 200828784 第1圖為一種習用的杜赫功率放大器，其中設置有一 電感器（L)及兩個電容器（C)之λ/4 π-網路 50做為一四分 之一波變壓器。 如此處所示，輸入匹配電路2 0及2 5分別連接到一載 波放大器30及一峰值放大器35之輸入端，而輸出匹配電 路40及45分別連接到其輸出端。

在此種組態下，省略用於區分一輸入功率的 3 dB 90° 複合式分波器來減小杜赫功率放大器之尺寸。此處載波放 大器3 0之輸入端保持連接於峰值放大器3 5之輸入端，第 一延遲電路55加入在功率分波器10與峰值放大器35之輸 入端之間，藉以匹配峰值放大器3 5與載波放大器3 0之間 的延遲，而做為四分之一波變壓器之λ/4π-網路則做為第一 延遲電路5 5。 再者，一偏移線6 0連接到輸出匹配電路4 5之輸出端， 以設定峰值放大器3 5之輸出阻抗為無限大，藉以防止自載 波放大器3 0泡漏功率到峰值放大器3 5，而不會以一低功 率位準傳遞到該負載。如果偏移線 60之相位為Ζ θρ，第 一延遲電路 5 5 於峰值放大器 35 之輸入端即設定為 λ/4-ζί ㊀ρ 71-網路。 但是，如上述之習用杜赫放大器由於其尺寸及電感器 損失而很難整合在單一晶片上。因此在大多數的案例中， 杜赫放大器由印刷電路板（PCB, "Printed Circuit Board”） 封裝來實施。但是此方案仍有缺點，因為其封裝大小與其 中使用之被動元件的數目皆相當大，因此增加了其生產成 6 200828784 本。

再者，已經有提出其它的方法在當使闬一 3 dB 90°複 合式分波器來區分一輸入功率防止這些問題。例如，一些 方法係藉由使用一開關來修正杜赫放大器之結構成為一分 流式結構，而其它方法則利用一主動相位分配器。但是， 這些努力亦無法提供令人滿意的解決方案來克服上述的問 題。同時，對於用於基地台中的杜赫放大器之理想運作， 即需要輸入功率不是同等地區分給該載波與峰值放大器， 其在較高的功率位準下為3 d B的功率位準，而是區分成使 得施加給該峰值放大器之功率略高於在較高功率位準之下 的載波放大器。但是，上述的習用技術無法滿足這些需求。 【發明内容】 [技術課題] 因此本發明的目的為提供一種改良的杜赫功率放大 器，其藉由利用一種改良的輸出及輸入匹配方法而能夠達 到進一步的小型化與整合，並維持杜赫功率放大器之效率 及線性度之優點。 本發明另一目的為提供一種改良的杜赫功率放大器， 其藉由套用一種改良的輸入功率區分方法而在運作上更為 類似於杜赫功率放大器之理想運作。 [技術方案] 根據本發明一態樣，係提供一種功率放大器，其包括 至少一載波放大器；至少一峰值放大器，其配置成與該載 7

200828784 波放大器並聯，其方式使得該載波放大器及該峰值放 共同運作成一杜赫放大器；複數輸入匹配電路，其中 一電路分別連接到該載波放大器及該峰值放大器之 端；至少一阻抗控制電路，其每一電路連接到每個載 大器之輸出端，用以控制每一個載波放大器之負載 抗；至少一輸出匹配電路，其可直接或間接地連接到 抗控制電路及該峰值放大器之輸出端；及至少一第一 電路，其每一電路連接到連接於該峰值放大器之輸入 輸入匹配電路之一的一輸入端，用以匹配該載波放大 該峰值放大器之間的延遲。 根據本發明另一態樣，其提供一種功率放大器， 包括至少一載波放大器；至少一峰值放大器，其配置 該載波放大器並聯，其方式使得該載波放大器及該峰 大器共同運作成一杜赫放大器；複數輸出匹配電路， 至少一電路分別連接到該載波放大器及該峰值放大器 出端；至少一阻抗控制電路，其每一電路連接到連接 載波放大器之輸出端的每個輸出匹配電路之輸出端， 控制每一個載波放大器之負載線阻抗；複數輸入匹 路，其中至少一電路分別連接到該载波放大器與該峰 大器之輸入端；至少一功率區分電路，其連接到連接 峰值放大器之輸入端的每一個輸入匹配電路之輸入端 於當一輸入功率變得較高時，供應比給該載波放大器 高的功率到該峰值放大器；及至少一第二延遲電路， 接到連接於該載波放大器之輸入端的每一輸入匹配電 大器 至少 輸入 波放 線阻 該阻 延遲 端的 器與 其中 成與 值放 其中 之輸 於該 用以 配電 值放 於該 ，用 為較 其連 路， 8

200828784 用於匹配該載波放大器與該峰值放大器之間的延遲。 根據本發明又另一態樣，係提供一種功率放大器， 包括至少一載波放大器；至少一峰值放大器，其配置成 該載波放大器並聯，其方式使得該載波放大器及該峰值 大器共同運作成一杜赫放大器；複數輸入匹配電路，其 至少一電路分別連接到該載波放大器及該峰值放大器之 入端；至少一阻抗控制電路，其每一電路連接到每個載 放大器之輸出端，用以控制每一個載波放大器之負載線 抗；至少一輸出匹配電路，其可直接或間接地連接到該 抗控制電路及該峰值放大器之輸出端；至少一功率區分 路，其連接到連接於該峰值放大器之輸入端的每一個輸 匹配電路之輸入端，用於當一輸入功率位準變得較高時 供應比給該載波放大器為較高的功率到該峰值放大器； 至少一第二延遲電路，其連接到連接於該載波放大器之 入端的每一個輸入匹配電路的一輸入端，用於匹配該載 放大器與該峰值放大器之間的延遲。 [發明效杲] 如上所述，本發明之優點在於其可提供一種能夠達 進一步小型化及整合的改良式杜赫功率放大器，而藉由 用一種改良的輸出及輸入匹配方法維持杜赫功率放大器 效率及線性度之優點，且藉由施加一種改良的輸入功率 分方法而使得其運作更類似於一杜赫功率放大器之理想 運作。 其 與 放 中 輸 波 阻 阻 電 入 及 輸 波 到 利 之 區 性 9

200828784 【實施方式】 以下將參照附屬圖式詳細地說明本發明的較佳 施例。在說明本發明時，既有的元件或熟知的功能 在當它們可能轉移本發明之焦點時都將省略。 第2圖為根據本發明一第一具體實施例中利用 匹配方法的杜赫放大器之電路圖。在此處相同的元 皆代表與第1圖中相同的元件。 如果用於控制一杜赫放大器中一載波放大器之 阻抗的一四分之一波變壓器設置有由至少一電感！ 至少一電容器（C)組成的一 λ/4τι-網路，如第1圖所 缺點在於晶片的大小以及在被動元件中的功率損失 例中，一個重要的因素為其電感。在如第1圖所示 杜赫放大器中，配置在該載波放大器之輸出端處的 一波變壓器的特性阻抗等於1 0 〇歐姆。再者，其對 感由公式L = Z〇/c〇()所得到。由其可看出，該四分之 壓器可藉由當該特性阻抗變得較低時使用一較小電 感器來實施。 因此，根據本具體實施例，該四分之一波變壓 性阻抗被設定為所要的值Ropt。為此目的，等於第 示之習用案例之5 0歐姆的一負載電阻即匹配於R〇 此，該載波放大器之四分之一波變壓器之特性阻抗 前的100歐姆降低到Ropt。雖然Ropt根據一輸出功 準而變化，其通常小於1 0歐姆，並當該輸出功率位 時即成為較小。因此，根據本發明具體實施例之輸 具體實 之解釋 一輸出 件符號 負載線 i (L)及 示，其 。在此 之習用 四分之 應的電 一波變 感的電 器之特 1圖所 P"2〇 藉 即由先 率的位 準增加 出匹配 10 200828784

方法，該載波放大器之四分之一波變壓器所需要的電感相 較於習用的匹配方法可降低至少十倍。再者，根據本發明 具體實施例，不像是習用的匹配方法，其中兩個輸出匹配 單元分別配置給該載波及峰值放大器，其僅需要一單一輸 出匹配電路。此外，根據本發明具體實施例，構成一匹配 電路之一被動元件的一電感器可以設置一接合電感器（類 似於一接合線電感器）。因此，其有可能降低該載波與峰值 放大器之輸出匹配電路所使用之被動元件的數目到一半以 下，其代表該杜赫放大器之晶片大小及由被動元件造成的 損失可以降低。 如第2圖所示，使用根據本發明之輸出匹配方法的杜 赫放大器可以顯著地降低用於在杜赫放大器中阻抗匹配之 被動元件的數目，如上所述，藉此允許所有的被動元件皆 整合在一 MMIC(單石微波積體電路，“Monolithic Microwave Integrated Circuit”）晶片中。 請參照第2圖，使用本發明之輸出匹配方法的杜赫放 大器包括輸入匹配電路2 0與2 5 ; —第一延遲電路5 5 ; — 載波放大器 1 1 0 ;—峰值放大器 1 1 5 ;次級諧波短路 1 2 0 及125; —阻抗控制電路130; —輸出匹配電路150;及一 偏移線160。更特定而言，該載波及峰值放大器110及115 係並聯配置，而輸入匹配電路2 0及2 5分別連接到載波放 大器110與峰值放大器115之輸入端。包括一 λ/4 π-網路做 為一四分之一波變壓器之阻抗控制電路1 3 〇係連接到載波 放大器1 1 0之輸出端，用於調整其負載線阻抗。阻抗控制 )1 200828784

電路130接續輸出匹配電路150，而峰值放大器115之輸 出端透過偏移線1 6 0連接到輸出匹配電路1 5 0。第一延遲 電路55連接到輸入匹配電路25之輸入端，其配置在峰值 放大器1 1 5之輸入端處，以匹配載波放大器1 1 0與峰值放 大器115之間的延遲，其中為了上述目的提供一 λ/4π-網 路。偏移線1 6 0用於轉換峰值放大器1 1 5之輸出阻抗成為 接近斷路，藉以防止在低功率範圍下載波放大器1 1 0之輸 出功率的功率洩漏到峰值放大器1 1 5中。在此例中，如果 偏移線1 6 0為Ζ θ ρ，連接到峰值放大器1 1 5之輸入端的第 一延遲電路55設置有一 λ/4- Ζ θρ π-網路，類似於第1圖 中所示之先前技藝。再者，次級諧波短路1 2 0及1 2 5用於 增進該放大器之線性度。 如第2圖所示，阻抗控制電路1 3 0使用一微帶線1 3 1 來設置，而取代一電感器（L)。如此係因為電感值相較於利 用習用的匹配方法的案例可減少十倍以上。 如上所述，根據本發明第一具體實施例，輸出匹配電 路1 50係匹配於R〇pt/2，而阻抗控制電路1 30之特性阻抗 之數值為R〇pt，其中R〇pt代表阻抗控制電路130的一最佳 來源阻抗。 雖然第2圖描述該杜赫放大器僅設置一對載波放大器 110與峰值放大器Π5，且其為並聯配置，其亦可能藉由套 用與本發明相同的原理，藉由並聯配置兩對以上的载波與 峰值放大器來實施一杜赫放大器（例如在基地台中所使用 者）。例如，N個相同的載波放大器與N個相同的峰值放大 12

200828784 器可並聯配置，且N個阻抗控制電路分別連接到N個載 放大器之輸出端，其中N為一正整數。在此組態中，N 阻抗控制電路中每一個電路的特性阻抗在當該輸出匹配 路匹配於R〇pt/2N時即具有數值Ropt，其中Ropt代表該 阻抗控制電路之每一個電路的最佳來源阻抗。 以下將說明根據本發明之一輸入匹配方法。根據本 明之輸入匹配方法，其有可能降低在該蜂值放大器之輸 端處的一第一延遲電路之四分之一波變壓器的特性阻抗 匹配該載波與峰值放大器之間的延遲。在過去該杜赫放 器之輸入阻抗基於增加該放大器之增益所需要的在一 輸入端處之一辅助放大器（即一驅動放大器）之增益而匹 成5 0歐姆，然後該輔助放大器與一主放大器（其利用一 波與一峰值放大器設置）之間的匹配即可藉由匹配該載 與該峰值放大器之輸入阻抗到1 0 0歐姆來建立。但是， 述的習用方法之缺點在於配置在該峰值放大器之輸入端 的該四分之一波變壓器（λ/4線）的特性阻抗即成為1 00 姆，如上所述。在這方面，根據本發明之輸入匹配方法 在上述的原理之下，該輔助放大器之R〇Pt即匹配於為所 要的特性阻抗R i n之一半數值。因此，在該輔助與該主 大器之間的匹配藉由匹配該載波與峰值放大器之輸入阻 到來建立。藉此，配置在該峰值放大器之輸入端處 四分之一波變壓器之特性阻抗即可由1 〇 〇歐姆降低到所 要的Rin數值，藉以降低在該四分之一波變壓器中一電 器的電感值。因此，對於該杜赫放大器之輸入匹配電路 波 個 電 等 發 入 以 大 RF 配 載 波 上 處 歐 J 需 放 .抗 的 需 感 ‘可 200828784 以達到進一步的小型化及整合。 第3圖提供本發明一第二具體實施例中利用該輸入匹 配方法的杜赫放大器之電路圖。在此處相同的元件符號皆 代表與第2圖中相同的元件。

請參照第3圖，本發明具體實施例的杜赫放大器包括 複數輸出匹配電路40與45 ; — λ/4 π-網路50 ; —載波放 大器110與一峰值放大器]15; —第二延遲電路140; —功 率區分電路1 4 5 ; —偏移線1 6 0 ;及複數輸入匹配電路1 7 0 與1 7 5。更特定而言，載波與峰值放大器1 1 0與1 1 5係並 聯配置，而輸出匹配電路4 0與4 5分別連接到載波與峰值 放大器1 1 0與1 1 5之輸出端。λ/4 τι-網路50做為一阻抗控 制電路，其連接到配置在載波放大器1 1 0之輸出端處的輸 出匹配電路4 0之輸出端，用於調整其負載線阻抗。輸入匹 配電路1 7 0與]7 5分別連接到載波與峰值放大器1 1 0與1 1 5 之輸入端。功率區分電路1 4 5連接到輸入，匹配電路1 7 5之 輸入端，然後連接到峰值放大器Π 5之輸入端。在功率區 分電路145中的λ/2 π-網路在當一輸入功率位準為高時， 供應比載波放大器1 1 0要高的功率到峰值放大器1 1 5。包 括一 λ/4 π-網路第二延遲電路140連接到放置在載波放大 器110之輸入端處的輸入匹配電路170之一輸入端，藉以 匹配載波放大器1 1 0與峰值放大器1 1 5之間的延遲。同時， 配置在輸出匹配電路45之輸出端處的為一偏移線160，其 用於將峰值放大器1 1 5之輸出阻抗轉換成接近斷路，藉此 防止在低功率範圍中載波放大器1 1 0之輸出功率的功率洩 14

200828784 漏到峰值放大器中。在此例中，如果偏移線1 6 0為Z 連接到導值放大器1 1 5之輸入端的功率驅動電路1 4 5 有一 λ/2-Z㊀p 71-網路。 如上所述，根據本發明第二具體實施例，配置在言 輸入端的輔助放大器之輸入阻抗即匹配到R i n / 2，載波 值放大器1 1 0與1 1 5之輸入阻抗即匹配到R i n，其中R 表設置有載波與峰值放大器HO與115的杜赫主放大 最佳輸入阻抗。依此方式，其有可能建立該主放大器 輔助放大器之間的阻抗匹配。 雖然第3圖描述該杜赫放大器僅設置一對載波放 1 1 0與峰值放大器1 1 5，且其為並聯配置，其亦可能藉 用與本發明相同的原理，藉由並聯配置兩對以上的載 峰值放大器來實施一杜赫放大器（例如，在基地台中所 者）。例如，N個相同的載波放大器與N個相同的峰值 器可並聯配置，且2N個輸入匹配電路分別連接到該 及峰值放大器之輸入端，其中N為一正整數。在此組| 配置在該RF輸入端處之輔助放大器的輸入阻抗即匹 Rin/2N，而該載波與峰值放大器之輸入阻抗即匹配到 其中Rin代表設置有載波與峰值放大器之杜赫主放大 最佳輸入阻抗。因此，即可建立在該主放大器與輔助 器之間的阻抗匹配。 第4圖為根據本發明一第三具體實施例的杜赫放 之電路圖，其同時套用了本發明的輸入及輸出匹配方 在此處相同的元件符號皆代表與第2圖及第3圖中相 θρ， 設置 ^ RF 及峰 ‘ i η代 器之 及該 大器 由套 波與 使用 放大 載波 !中， 配到 Rin， 器之 放大 大器 法。 同的 15 200828784 元件。

請參照第4圖，根據本發明之第三具體實施例的杜赫 放大器包括一載波放大器1 1 0 ; —峰值放大器1 1 5 ; —阻抗 控制電路130; —第二延遲電路140、一功率區分電路145; 一輸出匹配電路150;即複數輸入匹配電路170及175。載 波放大器1 1 0及峰值放大器Π 5係並聯配置，而輸入匹配 電路1 7 0及1 7 5分別連接到載波放大器1 1 0及峰值放大器 1 1 5之輸入端。阻抗控制電路1 3 0係連接到載波放大器1 1 0 之輸出端，用於調整其負載線阻抗。阻抗控制電路1 3 0接 續輸出匹配電路150，峰值放大器115之輸出端經由偏移 線6 0連接到輸出匹配電路1 5 0。功率區分電路1 4 5連接到 輸入匹配電路175之輸入端，用於當一輸入功率位準變得 較高時供應比載波放大器1 1 〇更高的功率給峰值放大器 115。第二延遲電路140連接到輸入匹配電路170之輸入 端，以匹配载波放大器1 1 0與峰值放大器1 1 5之間的延遲。 如上述配置的本發明第三具體實施例同時利用第一具體實 施例之輸出匹配方法與第二具體實施例的輸入匹配方法。 因為該輸出匹配方法與輸入匹配方法在第一及第二具體實 施例中詳細說明，其細節為了簡化起見將被省略。 在一習用的杜赫功率放大器中，該載波放大器被偏壓 成一類別AB，且該峰值放大器被偏壓成一類別B或更低。 此係為了藉由在一低功率範圍内僅啟動該載波放大器而提 升該功率放大器的效率。但是，在這種功率區分方法中， 不像是該載波放大器，該峰值放大器不能夠達到在一最大 16 200828784

功率位準下一最大的電流位準。因此，在該習用的杜赫放 大器中，因為該載波放大器在該最大功率位準下達到一飽 和狀態，整體放大器即達到一飽和狀態。在這種狀況下， 該峰值放大器不能夠產生一最大功率，因此整個裝置即不 能夠產生其最大功率。此缺點可藉由使用根據本發明之功 率區分方案來克服，其參照第5圖到第7圖來說明。第5 圖為根據本發明之杜赫放大器之功率區分示意圖。為了達 到高增益及效率與線性度改善，該功率區分係設計成使得 在一低功率位準下，供應一較高的功率到該載波放大器， 其扮演了整體功率放大器中主要的角色，而在一高功率位 準下，提供一較高的功率到該峰值放大器，並在相當晚的 時候才開啟，藉以同時允許該載波與峰值放大器產生一大 致相同的功率。第6圖所示為根據本發明之杜赫放大器以 輸出功率為函數的效率，其相較於一類別 AB的放大器。 另外，第7圖為解釋用於在根據本發明之杜赫放大器中實 施該功率區分方法之一輸入匹配電路的運作之一簡化電路 圖。如上所述，為了根據本發明之杜赫放大器中輸入匹配 的小型化及整合，四分之一波變壓器即分別加入到該峰值 放大器與該載波放大器之輸入端處。根據本發明之功率區 分方法，做為一 λ/2變壓器之兩個λ/4變壓器即配置在一 峰值放大器之輸入端處。換言之，根據本發明5另一個四 分之一波變壓器被加入到習用的杜赫放大器中，其具有配 置在該峰值放大器之輸入端處的一單一四分之一波變壓 器，如第1圖所示。 17 200828784

在一杜赫放大器中，該載波放大器的輸入阻抗 Zin_p 無法根據輸入功率位準而有很大的變化。另一方面，該峰 值放大器之輸入阻抗Zin_p在當該輸入功率位準由於自我 偏壓效應而變為較高時即變得較小。該自我偏壓效應在當 一電流位準於一功率位準增加超過某個位準而足以開啟該 峰值放大器而增加時，即發生自我偏壓成一類別C之峰值 放大器中。根據本發明之輸入功率區分方法可視為基於上 述的現象。在一習用的杜赫放大器中，因為一西分之一波 變壓器配置在該峰值放大器之輸入端處，在進行該功率區 分的節點處該峰值放大器之輸入阻抗即隨著該功率位準增 加而變得較高。因此，當該功率位準增加時，對該峰值放 大器之輸入功率即變成低於對該載波放大器之輸入功率。 此係相反於前述之理想性杜赫放大器之功率區分。因此， 藉由加入另一個四分之一波變壓器到該峰值放大器之輸入 端，該峰值放大器之輸入阻抗的行為即以相反的方式改 變。此外，為了匹配該載波與峰值放大器之間的延遲，另 加入一額外的四分之一波變壓器到該載波放大器之輸入 端。 根據本發明所製造之針對一 5 GHz WLAN應用而完全 整合成一單一晶片的杜赫放大器之整個MM 1C晶片的相片 可見於 2006 年 5 月發行之 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits (RFIC) Symp.， San Francisco, CA(USA)，1 77- 1 80頁之論文，其名為「5 GHz無線區域網 路之完全整合杜赫功率放大器」"Fully Integrated Doherty 18 200828784

Power Amplifiers for 5 GHz Wireless-LANs"，如其中 179 頁之第4圖所示。 雖然本發明已配合本發明之特定具體實施例來做說 明，本技藝專業人士將可暸解到其可進行多種修正與變 化，而皆不悖離於下附申請專利範圍所定義之本發明之精 神與範疇。 【圖式簡單說明】

第1圖為一種習用杜赫功率放大器之電路圖，其中使 用一 π-網路做為一四分之一波變壓器； 第2圖為根據本發明一第一具體實施例中利用一輸出 匹配方法的杜赫放大器之電路圖； 第3圖為根據本發明一第二具體實施例中利用一輸入 匹配方法的杜赫放大器之電路圖； 第4圖為根據本發明一第三具體實施例中利用一種改 良的輸入及輸出匹配方法的杜赫放大器之電路圖； 第 5圖為根據本發明之杜赫放大器之功率區分示意 圖； 第6圖為根據本發明之杜赫放大器中以輸出功率為函 數的效率圖形，並與一類別為ΑΒ之放大器進行比較；及 第7圖為解釋用於在根據本發明之杜赫放大器中實施 一種改良的功率區分方法之一輸入匹配電路的運作之一簡 化的電路圖。 19 200828784

【主 要 元 件符 號 說明】 10 功 率 分波 器 115 值 放 大 哭 σσ 20 輸 入 匹配 電 路 12 0 次 級 諧 波 短 路 2 5 輸 入 匹配 電 路 125 次 級 諧 波 短 路 30 載 波 放大 器 130 阻 抗 控 制 電 路 35 峰 值 放大 器 13 1 微 ▼ 線 40 輸 出 匹配 電 路 140 第 二 延 遲 電 路 45 m 出 匹配 電 路 145 功 率 區 分 電 路 50 λ /4 π -; 網 路 150 ¥m 出 匹 配 電 路 55 第 一 延遲 電 路 160 偏 移 線 6 0 偏 移 線 170 入 匹 配 電 路 110 載 波 放大 器 175 輸 入 匹 配 電 路

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Claims (1)

1. 200828784 十、申請專利範圍： 1. 一種功率放大器，包含： 至少一載波放大器； 至少一峰值放大器，其與該載波放大器並聯 置，其方式為該載波放大器與該峰值放大器共同運 成為一杜赫放大器“Doherty amplifier” ； 複數輸入匹配電路，其中至少一電路分別連接 該載波放大器與該峰值放大器之輸入端； 至少一阻抗控制電路，其中每一電路連接到每 載波放大器之一輸出端，用於控制該每一載波放大 之一負載線阻抗； 至少一輸出匹配電路，其直接或間接地連接到 阻抗控制電路與該峰值放大器之輸出端；及 至少一第一延遲電路，其每一電路連接到連接 峰值放大器之該輸入端的該等輸入匹配電路中一電 的一輸入端，用於匹配該載波放大器與該峰值放大 之間的延遲。 2. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器，其中該 抗控制電路與該第一延遲電路之每一電路為一 λ/4 壓器。 3. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大器，其中該 抗控制電路之λ/4變壓器為一 τι-網路，其包括至少 電感器與至少一電容器，該電感器為一微帶 “microstrip line” 。 配 作 到 器 該 該 路 器 阻 變 阻 線 21 200828784 4. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器，另包含： 至少一 Ζ θ P的偏離線，其每一線連接在每一峰值 放大器與該輸出匹配電路之間，用於轉換該每一峰值 放大器之一輸出阻抗成為接近斷路， 其中該阻抗控制電路為一 λ/4變壓器，而該第一 延遲電路為一 λ/4-Ζθρ變壓器。

   5. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器，其中該輸 出匹配電路係匹配到 R〇pt/2，而該阻抗控制電路之一 特性阻抗係等於R〇pt，該R〇pt為該阻抗控制電路之一 最佳來源阻抗。 6. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器，其中N個 相同的峰值放大器係與N個相同的載波放大器並聯配 置，其方式為每一對的載波放大器與峰值放大器共同 運作成為一杜赫放大器，而N個阻抗控制電路分別連 接到該N個載波放大器之該等輸出端之每一者，該N 為一正整數；及 其中該輸出匹配電路係匹配到 Ropt/2N，且該 N 個阻抗控制電路中每一者之一特性阻抗係等於R〇pt， 該R〇pt為該等阻抗控制電路中每一電路之一最佳來源 阻抗。 7. 如申請專利範圍第1項所述之功率放大器，其中該輸 出匹配電路利用用於連接一模組到其中嵌入該等功率 放大器之一 MMIC晶片的一接合電感器，以作為一被 動元件。 22 200828784 8. —種功率放大器，包含： 至少一載波放大器； 至少一峰值放大器，其與該載波放大器並聯配 置，其方式為該載波放大器與該峰值放大器共同運作 成為一杜赫放大器； 複數輸出匹配電路，其中至少一電路分別連接到 該載波放大器與該峰值放大器之該輸出端；

   至少一阻抗控制電路，其中每一電路連接到連接 該載波放大器之該輸出端的該等輸出匹配電路之每一 電路之一輸出端，用於控制該每一載波放大器之一負 載線阻抗； 複數輸入匹配電路，其中至少一電路分別連接到 該載波放大器與該峰值放大器之該等輸入端； 至少一功率區分電路，其連接到連接該峰值放大 器之該輸入端的該等輸入匹配電路之每一電路的一輸 入端，用於在當一輸入功率位準變為較高時，供應比 給該载波放大器更高的功率給該峰值放大器；及 至少一第二延遲電路，其連接到連接該載波放大 器之該輸入端的該等輸入匹配電路中每一電路的一輸 入端，用於匹配該載波放大器與該峰值放大器之間的 延遲。 9. 如申請專利範圍第8項所述之功率放大器，其中該阻 抗控制電路與該第二延遲電路中每一電路為一 λ/4變 壓器，而該功率驅動電路為一 λ/2變壓器。 23 200828784 1 0.如申請專利範圍第9項所述之功率放大器，其中該λ/2 變壓器與該λ/4變壓器之每一變壓器為一 π-網路，其 包括至少一電感器與至少一電容器，該電感器為一微 帶線。

   11.如申請專利範圍第8項所述之功率放大器，另包含： 至少一 Ζ θ ρ的偏離線，其每一線連接到連接於該 峰值放大器之輸出端的該等輸出匹配電路之每一電路 的輸出端，用於轉換該每一峰值放大器之一輸出阻抗 成為接近斷路， 其中該阻抗控制電路與該第二延遲電路之每一電 路為一 λ/4變壓器，且該功率區分電路為一 λ/2- Ζ θρ 變壓器。 1 2 ·如申請專利範圍第8項所述之功率放大器，其中一 RF 輸入端的輔助放大器係匹配到Rin/2，而該載波放大器 與該峰值放大器之輸入阻抗則匹配到 Rin，以建立主 放大器與該輔助放大器之間的一阻抗匹配；及 其中該主放大器使用該載波放大器與該峰值放大 器設置，以做為一杜赫放大器，且該 Rin為該主放大 器之一最佳輸入阻抗。 13.如申請專利範圍第8項所述之功率放大器，其中N個 相同的峰值放大器係與N個相同的載波放大器並聯配 置，其方式為每一對的載波放.大器與峰值放大器共同 運作成為一杜赫放大器，而 2N個輸入匹配電路之每 一電路分別連接到該等載波放大器與該等峰值放大器 24 200828784 之每一輸入端，該N為一正整數；及 其中一 RF 輸入端的一輔助放大器係匹配到 Rin/2N，而該載波放大器與該蜂值放大器之輸入阻抗 則匹配到 Rin，以建立一主放大器與該輔助放大器之 間的阻抗匹配，該主放大器使用該載波放大器與該峰 值放大器設置，以做為一杜赫放大器，且該Rin為該 主放大器之一最佳輸入阻抗。 14. 一種功率放大器，包含：

   至少一載波放大器； 至少一峰值放大器，其與該載波放大器並聯配 置，其方式為該載波放大器與該峰值放大器共同運作 成為一杜赫放大器； 複數輸入匹配電路，其中至少一電路分別連接到 該載波放大器與該峰值放大器之一輸入端； 至少一阻抗控制電路，其中每一電路連接到每一 載波放大器之一輸出端，用於控制該每一載波放大器 之一負載線阻抗； 至少一輸出匹配電路，其直接或間.接地連接到該 阻抗控制電路與該峰值放大器之輸出端； 至少一功率區分電路，其連接到連接於該峰值放 大器之輸入端的該等輸入匹配電路之每一電路的一輸 入端，用於當一輸入功率位準變為較高時，即供應給 比該載波放大器要高的功率到該峰值放大器；及 至少一第二延遲電路，其連接到連接於該載波放 25

   200828784 大器之輸入端的該等輸入匹配’電路中每一 入端，用於匹配該載波放大器與該峰值放 延遲。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述之功率放大_ 抗控制電路與該第二延遲電路中每一電路 壓器，而該功率驅動電路為一 λ/2變壓器： 1 6.如申請專利範圍第1 4項所述之功率放大秦 至少一 Ζ θ Ρ的偏離線，其每一線連接 放大器與該輸出匹配電路之間，用於轉換 值放大器之一輸出阻抗成為接近斷路， 其中該阻抗控制電路與該第二延遲電 路為一 λ/4變壓器，且該功率區分電路為 變壓器。 1 7 .如申請專利範圍第1 5或1 6項所述之功率 中該λ/4變壓器、該λ/2變壓器與該λ/2-之每一變壓器為一 π-網路，其包括至少一 少一電容器，該電感器為一微帶線。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4項所述之功率放大i 出匹配電路係匹配到 Ropt/2，而該阻抗控 特性阻抗係等於R〇pt，該R〇pt為該阻抗控 最佳來源阻抗；及 其中一 RF 輸入端的一·輔助放大； Rin/2，而該載波放大器與該峰值放大器之 匹配到 Rin，以建立一主放大器與該輔助 電路的一輸 大器之間的 ;，其中該阻 為一 λ/4變 ;，另包含： 在每個峰值 該每一個蜂 路之每一電 一 λ/2-ΖΘρ 放大器，其 Ζ θρ變壓器 電感器與至 I，其中該輸 制電路之一 制電路之一 g係匹配到 輸入阻抗則 放大器之間 26 200828784 的阻抗匹配，該主放大器使用該載波放大器與該峰值 放大器設置，以做為一杜赫放大器，且該 R i η為該主 放大器之一最佳輪入阻抗。

   1 9.如申請專利範圍第1 4項所述之功率放大器，其中 Ν 個相同的峰值放大器係與Ν個相同的載波放大器並聯 配置，其方式為每一對的載波放大器與峰值放大器共 同運作成為一杜赫放大器；Ν個阻抗控制電路分別連 接到該Ν個載波放大器之每一輸出端；及2Ν個輸入 匹配電路之每一電路分別連接到該載波放大器與該峰 值放大器之該等輸入端的每一輸入端，該Ν為一正整 數； 其中該輸出匹配電路係匹配到R〇Pt/2N，且該等阻 抗控制電路中每一者之一特性阻抗係等於 R〇Pt，該 R〇Pt為該等阻抗控制電路中每一電路之一最佳來源阻 抗；及 其中一 RF 輸入端的一輔助放大器係匹配到 Rin/2N，而該載波放大器與該峰值放大器之一輸入阻 抗則匹配到 Rin，以建立一主放大器與該輔助放大器 之間的阻抗匹配，該主放大器使用該載波放大器與該 峰值放大器設置，以做為一杜赫放大器，且該Rin為 該主放大器之一最佳輸入阻抗。 20.如申請專利範圍第14項所述之功率放大器，其中該輸出 匹配電路利用用於連接一模組到其中嵌入該等功率放大 器之一 MMIC晶片的一接合電感器，做為一被動元件。 27