TW322657B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 322657 at Β7 五、發明説明（1 ) 發明之範固 本發明乃關於放大器電路，特別是多赫帝式放大電路β 發明之背景 傳統式多赫帝型放大電路之爲此技藝人所熟知。"供調變 波之新的高效功率放大器”曾揭於19 3 6年9月之無線電工 程學會之月刊，Vol. 24，No. 9，1 163-1 182頁中。大家亦熟 知傳統式多赫帝型放大器之直線性不佳。此外，其直線性 與其效率成反比。因此，多赫帝型放大器如能有高效率， 則其直線性不佳。由於其直線性不佳，多赫帝型放大器不 逋於許多應用中，如在細胞基站裝備之多載波功率放大器 之應用。因此’在直線性上改進之多赫帝型放大器電路則 有其需求。 本發明之略述 爲指出此一需求’本發明提供一個改進之放大器電路及 —方法以供調諸多赫帝型放大器電路。根據本發明之一特 點，此電路包含一具有以多赫帝裝置構型之載波放大器及 峰化放大器之第一放大器，第二放大器具有以多赫帝裝置 構型之載波放大器及峰化放大器，及—對第一及第二放大 器響應之組合電路。第一放大器產生實際上直線性而在第 一頻帶寬之輸出信號。第二放大器則產生一實際上直線性 在第二帶寬之第二輸出信號。組合電路對第一及第二輸出 k號響應而產生一實際上線性而在第三頻道帶寬之第三輸 出信號。第三頻率帶宽較第一及第二頻率帶寬爲大^ 根據本發明之另一特性，放大器電路包括一載波放大器 -4- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ 297公疫） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝. 秌 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __________B7 五、發明説明（2 ) ~~~~ — 產生一載波放大器輸出信號，一峰化放大器耦合至以多赫 帝構型之載波放大器，及一對載波放大器及峰化放大器響 應之組合電路。峰化放大器爲以電壓予以偏壓以產生一調 整<互調變成分信號3組合電路將調整之調變成分信號與 載波放大器輸出信號予以結合以產生一實質上直線^化之 放大器電路輸出信號。 調諧多赫帝式放大器電路之方法包含之步驟有：提供一多 赫帝式放大器，測量多赫帝式放大器之互調變性能以作爲 峰化放大器偏壓電壓之函數，及以測量之互調變性能爲基 準以選擇一峰化放大器偏璺電墼。本發明本身及其伴隨之 優點將經由以下之詳細説明及圖説而更爲明瞭^ 圖説簡要説明 圖1爲一多赫帝式放大器電路之一電路略圖。 圖2爲圖1中多赫帝式放大器互調變成分之圖形。 圖3爲利用圖1之多赫帝式放大器之前饋放大器之電路圖 9 圖4爲説明一並聯多赫帝式放大器之電路圖。 圖5爲調諧一多赫帝式放大器之方法流程圖。 圖6爲一匹配電路之特別具體實例β 詳細説明 參考圖1，説明一放大器電路2〇包含一載波放大器24及 峰化放大器26均以多赫帝式安排。放大器24及26均接收一 偏壓電壓。放大器電路20有一輸入22及輸出38。此放大器 電路包括一延遲線28，最好能提供9〇度延遲，及一變壓器 」—裝------訂-----4级 *· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙涑尺度適用中國國家標準（CN” 公疫 1 Α7 Β7 ^^2657 五、發明説明（3 ) 線30。載波放大器24產生一輸出信號，該信號在一相位線 3 2上及變壓器線30上發射。峰化放大器26提供一輸出信號 ，在第二相位線34上發射。自載波及峰化放大器24及26之 輸出信號在組合電路35中會合，因而一共同節點在變壓器 線36發射，最後，在放大器電路輸出38輸出。 載波放大器24最好是一個金屬氧化物半導體場效電晶體 (MOSFET)型放大器，如MRF-183系列放大器，可在AB模 式操作之Motorola公司獲得。♦化放大器26則宜爲MOSFET 式放大器，如M R F 1 8 3系列放大器，可在C模式操作之 Motorola公司獲得。MRF 183系列放大器可購自]Motorola， 位於5 008E· MeDowel丨路，鳳凰城，亞里桑那州，85008。 延遲線28最好以微波傳送帶或微波帶狀線技術而實施。變 壓器線30有一約50Ώ之阻抗’其波長爲1/4。在較佳具體 實例中，變壓器線36亦爲1Μ波長，有一35之阻抗。辛化 放大器26響應延遲線28並接合至相位線34。變壓_器線3〇 響應載波放大器24,並自載波及峰化放大器24及26輿輸出 互聯。在工作期間，載波放大器2 4以偏塾電墼作線性操作 ，而峰化放大器2 6則以偏蜃電壓作非線性操作。在一預定 頻率範圍，峰化放大器2 6產生互調變產品，如第三級互調 變產品與來自載波放大器24之互調變作相消組合，因此全 放大器電路2 0以線性操作。但由於個別放大器中；振動 放大器電路20應予以調譜以改進在所望頻率範阁之亩線洗 性能。 ' 以下敛述調請放大器電路20以使某頻率範圍之直線性性 --------i —裝------訂-----^ 線 *' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 -6-

— _ B7 五、發明説明（4 ) 能最佳之方法如下。首先，以二個音調激勵信號使放大器 電路2 0受到影響以決定基線互調變（I μ )產品性能。第二， 基於所測得之I Μ性能，使載波放大器2 4基於增益，I Μ性 能及效率等之應用設計考慮，受到偏壓電壓。第三，以放 大器電路20之ΙΜ性能作爲峰化放大器26偏墨電壓之函數 而掃描。圖2顯示一典範峰化放大器掃描之圖形。如已觀察 到良好之I Μ消除，調整峰化放大器2 6之偏壓電壓以細調放 大器電路20以進一步降低ΙΜ成分。 但如未能觀察到ΙΜ消除，重新匹配載波放大器24及/或 峰化放大器2 6，及/或調整相位線3 2及3 4之長度。調整放 大器電路20内之组件後，重覆上述之i_3步驟，直到已達 到滿意之I Μ性能。圖5説明一較佳方法之流程圖及圖6爲一 已調諧之多赫帝式放大器例証。 參考圖3，説明另一個放大器電路15〇之較佳具體實例。 此放大器150包括第一 154，第二156及第三158多赫帝型 放大器均以並聯配置。每一放大器154，156，158均對一 驅動器放大器1 5 2響應，放大器1 5 2收到一輸入信號1 6 4並 產生一驅動信號160。驅動信號160被饋送至每一放大器 154 ’ 156及158之輸入。每一放大器154 , 156及158產 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 生一放大之輸出，在共同結點162會合後饋送至放大器電 路150之一輸出166，每一多赫帝式放大器154，156及 1 58最好與圖1中之放大器20之結構相同，並調諧至以直線 性操作，如上述之較佳調諧法所述者。 但每—放大器154，156及158均設計以在不同頻率帶上 本紙張尺度適用中國國家榡準（CN? ) Α4規格（2Ι0Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作杜印袋 A7 B7 五、發明説明（5 ) 以直線模式操作。例如，第一放大器154可設計爲在865 MHz至875 MHz之間以直線性操作，第二放大器156則設 計在875及885 MHz之間以直線性棟作，第三放大器158 則設計在88 5 M Hz至89 5 M Hz之間的直線性操作。在圈 中之較佳具體實例中，第一放大器〗5 4之中心頻率爲大約 870 MHz，第二放大器156之中心頻率爲880 MHz，及第 三放大器158有一申心頻率約爲89〇 mHz。多赫帝放大器 可在一較窄之頻率範圍以直線性操作。直線操作之特殊頻 帶寬可用調節多赫帝放大器内之匹配，調節相位線之長度 如放大器20中之相位線32及34，或者調節峰化放大器24 及26之偏壓電|等方法而決定。或者，每一放大器154， 156及158可操作在不同之渡越電壓而導致直線性之不同頻 率帶。 多赫帝式放大器之結構具有一本微帶寬限制。此限制是 由於味化放大器引起之載波放大器之電路過荷。電路過荷 之程度由峰化放大器輸出匹配電路電抗及此裝置之本微電 路’及裝置之有關寄生電抗等所決定。前饋放大器通常需 要宽帶之主放大器以經由主動裝置降低時間延遲至最小， 及便利寬帶載波之消除。 在較佳具體實例中，數個多赫帝放大器並聯組合，其本 微帶寬限制可利用調諧方法使多赫帝放大器之帶寬延伸而 予以克服’並能保持互調變性能，增益平坦性及高效率。 達到全系統X MHz帶寬之調諧方法包括數個部分。 每一載波放大器及峰化放大器級（N個總多赫帝級並聯）均 ---------ί -裝------訂------ί 冰 -. , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局J工消費合作社印製 322657 A7 _B7 五、發明説明（6 ) 匹配於一理想互調變，效率及在X/N MHz帶寬上之增益平 坦性。匹配電路内包含傳統之分立反應元件，如電容器， 電感器及/或分布之輸送線於争聯及並聯構型之RF電路中 。圖6爲一已調諧之匹配電路之例証。以匹配載波及味化放 大器級以達到在一狹窄之X/N MHz帶寬内之理想性能，全 部多赫帝結構之互調變性能及效率可以改進。例如，如有 三個並聯之多赫帝級，全系統帶寬需求爲30 MHz，每一 +化及載波放大器應與部分帶寬10 MHz (X = 30 MHz, N = 3)匹配。如放大器之帶中心爲855 MHz，則一多赫帝 級在84〇-850 MHz帶上匹配，如第二多赫帝級匹配於 850-860頻帶上，則最後之多赫帝級應匹配在860-870 MHz上《當各級爲並聯時，增益響應相互重疊，導致在全 X M Hz帶寬上有平坦之增益響應。一相似之帶寬延伸機構 被使用以發展寬頻帶寬濾波器設計。 在多赫帝電路中之每一載波放大器及峰化放大器宜耦合 以提供放大器之間的適當之功率結合。此—耦合通常用約 爲λ /4波長之輸送線達成。由於輸送線（或相位線）在頻率 上甚爲敏感，因此載波及峰化放大器之最佳耦合以求最大 功率結合是發生在單一頻率上。因此’多赫帝效率（輿峰化 放大電路負荷有關）及互調性能（與載波放大電路有關）在 X / Ν Μ Η ζ帶寬上達到相位線最佳時可以改進，而非X ΜΗζ帶寬之全段。此調諧方法因此可提供每一 Ν多赫奈放 大器可利用一與不同X/N MHz部分帶寬匹配之相位線。利 用上述例子，將使用三個不同之相位線長度。再度參考上 --------i丨裝------訂-----ί線 - - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 五、發明説明（7 ) 述例子，840-850 MHz多赫帝級將有一 λ 855 MHz/4之 λ /4相位線長度》860-8 70 MHz多赫帝級將有一 λ 865 ^1^^/_4之九/4相位線長度。 調整峰化放大器偏壓，每一多赫帝放大器均可改進其增 益平坦性及互調變性能。因此，每一帶寬Χ/Ν Μ Η ζ之多赫 帝放大器均有其偏壓設定以達到一理想增益平坦性及互調 變性能。但由於模组並聯，可能發生寄生負菏效應，因而 使並聯結構互調變及/或增益平坦性變壞。並聯多赫帝構型 之較佳具體實例包括每一多赫帝放大器之岭化放大器偏壓 電壓之最后調整並同時調整多赫帝主放大器互調變性能， 效率及增益平坦性》由於偏塵調整涉及三個參數（增益平坦 性，IΜ ’效率）之同時改善，特別使用偏壓調整算法。此 偏壓調整算法在流程圖中有最佳之敘述。 glM性能，帶寬，增益，效率及群延遲目標均已同時達 成需要時，改進之前饋主放大器多赫帝放大器性能即可實 現。 由數個多赫帝式放大器均以直線性操作在一不同頻帶， 放大器150則可直線性操作於—較大之頻帶，較任何單_ 多赫帝放大器爲寬。在圖3之例中，放大器15〇實際上在頻 臀寬由86 5 MHz至大約8W MHz之一段内以直線性操^ 。因此放大器電路1 5 0有一操作效率之優點，及可在較寬 帶寬範圍以直線性操作之優點。 & ’ 上述較佳之具體實例可提供許多優點。列如，經由—多 赫帝放大器之組延遲較一般放大器爲高，因爲多赫帝電路 -10: 尺度適财關家縣（CN彳）A4規格（210X297公 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝. 訂 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（8 ) 之天生頻帶限制之故。較佳具體實例可經由多赫帝放大器 減少群延遲。此外，在複載波放大器應用中，在多互調變 產品之間之相位關係宜儘量隨機，其在某些頻率會在向量 上增加。在每一並聯多赫帝級中產生之互調變產品間已介 入相位補償。相位補償所以發生是因爲每一多赫帝級有一 獨特之匹配結構，獨特之相位線長度及一獨特峰化放大器 偏，塾設定點。結果是多載波互調變產品在向量上峰値相加 較一般並聯放大器設計爲少，而產生較低之平均互調變位 準。此外’此較佳X / Ν Μ Η z設計方法可增加受到頻帶限制 之多赫帝放大器之帶寬’因而可降氏在增益，效率及互調 變性能之影響。 圖4説明一前餚放大電路100之較隹具體實例。放大器電 路100包括一主要放大器106及一誤差放大器114。放大器 100包括輸入102，第一耦合器104，第二耦合器108，第 三核合器112及第四搞合器116。放大器電路i〇〇尚含有第 一延遲線110及第二延遲線116。第一耦合器i 〇4將輸入 102收到之信號柚樣一 RF輸入信號’並產生一清除信號並 電延遲線110予以延遲。第二耦合器108將主放大器1〇6之 輸出120予以抽樣。第三耦合器112自耦合器108接收抽樣 之信號，並將主放大器106之輸出120之輸出信號與由第一 耦合器104抽樣之輸入信號之延遲版相結合第三耦合器 之輸出最好是由誤差放大器114放大之誤差信號以產生一 放大之誤差信號118 °放大之誤差信號118由第四耗合器 116將其與第二延遲線116產生之延遲輸出信號122相結合 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~~ " (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝· 訂 五、發明説明（9) 。將延遲輸出信號122與放大之誤差信號116相結合後，合 成义輸出118之誤差位準較輸出信號12〇言爲低。以此方式 ，由於王放大器1 〇 6及由於非直線性、至少誤差信號之一 部分被第四耦合器116所消除以產生更直線性之輸:ιΐ8。 在具體實例，主放大器1 0 6爲一多赫帝式故大器，如圈i中 之放大器電路20 —樣，其曾被根據上述之調諧方法予以調 諧。 訂 多赫帝構型之主放大器1〇6提供在前積放大器電路之 内足量之直流至RF轉換效率之增加傳統前饋放大器電路 之效率改進可達40 %，較諧波中止之傳統效率改進技術超 過許多。對小段帶寬（少於1%)而言，多赫帝構型主放大器 106亦可改進互調變性能。此外，多赫帝主放大器亦可輿 大段帶寬共用。 ~ 對於此技藝人士，上述裝置及方法之更多優點及修改應 可達成。本發明在廣義上言之，並不受限於細節，代表性 装置及上述之説明性舉例。許多修改及改變均可實施而不 致有悖本發明之範圍及精神，本發明亦欲涵蓋各種修改及 變化，祇要其在以下申請專利範圍以内。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公酱）

Claims (1)

1. ABCD 322657 申請專利範圍 1. 一種放大器電路，包含： 第一放大器，具有多赫帝安排之一載波放大器及一 + 化放大器’第一放大器產生於第一頻帶寬之直線第—輸 出信號； 第二放大器，具有以多赫帝安排之載波故大器戈一峰 化放大器，第二放大器產生於第二帶寬之直線性第二輸 出信號；及 一組合電路，響應該第一及第二放大器及響應第一及 第二輸出信號，並產生一實質上在一組合帶寬上直線性 輸出信號，該組合頻帶寬較第一及第二頻帶寬之—爲寬 2. 根據申請專利範圍第1項之放大器電路’尚包括具有以 多赫帝構型之載波放大器及峰化放大器之第三放大器， 第三放大器於第三帶寬產生一實質上直線性輸出信號， 該組合電路尚對第三輸出信號響應。 3. 根據申請專利範圍第2項之放大器電路，其中該第一放 大器操作於第一渡越電壓，該第二故大器操作於第二渡 越電壓。 4_ f艮據申請專利範圍第2項之放大器，其中該第—故大器 包括一與該峰化放大器連通之延遲線，—輸送線耦合至 載波放大器，一相位輸送線耦合至該峰化放大器及一輸 出輸送線對該峰化及載波放大器響應， 5. —種放大器電路，包括： 一載波放大器，產生一載波放大器輸出信號： 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） m^i i I n (m —f I 1^1 n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i線. 經濟部中央椟準局員工消費合作社印製 7 5 6 2 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 一峰化放大器’耦合至多赫帝構型之載波放大器，該 岭化放大器有一偏壓之電壓，以產生一調整之互調變成 分信號； 一組合電路，對該載波放大器及峰化放大器響應，該 組合電路將該調整後之互調變成分信號與載波放大器輸 出信號予以結合，以產生實際上直線性之放大器輸出信 號。 6. 根據申請專利範圍第5項之放大器，尚包含一相位輸送 線耦合至該峰化放大器。 7. —種放大器電路，包括： 一具有一輸入及一輸出之主放大器，包含： 一載波放大器，產生一載波放大器輸出信號；及 一峰化放大器，以多赫帝構型，耦合至該載波放大器， 該峰化放大器以偏壓電壓以產生一調整之互調變成分信 號；及 一組合電路’對載波放大器及峰化放大器響應，該組 合電路將該調整後之互調變成分信號與載波放大器輸出 信號予以結合，以產生實質上爲直線性之放大器電路輪 出信號： 第一稱合器’將在主放大器之輸入收到之輸入信號插 樣； 第二耦合器，耦合至主放大器之輸出： 第三耦合器，對第一及第二耦合器響應； 一誤差放大器，具有一輸入對該第三耦合器響應’並 -14- (請先閲讀背面之注意事項存填寫本育) 装_ ir i疼. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2l〇x297公釐）

   六、申請專利範圍 產生一誤差輸出；及 第四耦合器，對第二耦合器及主放大器響應，該第四 耦合器產生—誤差降低之放大輸出信號。 —種調諧多赫帝式放大器電路之方法，包含以下步驟·· 提供—多赫帝式放大器； 測量多赫帝式放大器之互調變性能作爲峰化放大器偏 壓電壓之函數：及 依據測量之互調變性能選擇峰化放大器偏壓電壓。 9_根據申請專利範圍第8項之方法，尚包括在多赫帝式放 大器内調整一匹配電路。 10.根據申請專利範圍第8項之方法，尚包括在多赫帝式放 大器内調整相位線之長度。 ---------裝------訂 一 · -. 一请先聞讀背面之注意事項存填寫本 I-線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公嫠）