[發明專利]功率放大裝置及功放電路

無效

• 申請號: 201110111346.5
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102185564A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 崔曉俊;陳化璋;劉建利
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H03F1/04
• 分類號: H03F1/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 田紅娟;龍洪

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及通信領域的功率放大裝置及功放電路。

背景技術

面對目前日益激烈的市場競爭，基站產品的效率高低已經成為行業競爭的焦點，基站中決定效率的主要部件——功放效率的提升也成了重中之重，業界都紛紛投入進行效率提升技術的研究，目前最為廣泛應用的一種成熟技術就是Doherty技術，功放廠家都已開始批量生產應用Doherty功放，如何在該技術上進一步提高效率也顯得尤為重要。

Doherty技術是由W.H.Doherty于1936年發明的，最初應用于行波管，為廣播提供大功率發射機，其架構簡單易行，效率高。

傳統的Doherty結構由2個功放組成：一個主功放，一個輔助功放，主功放工作在B類或者AB類，輔助功放工作在C類。兩個功放不是輪流工作，而是主功放一直工作，輔助功放到設定的峰值才工作(這個功放也叫作Peak?power?amplifier)。主功放后面的90°四分之一波長線是阻抗變換，目的是在輔助功放工作時，起到將主功放的視在阻抗減小的作用，保證輔助功放工作的時候和后面的電路組成的有源負載阻抗變低，這樣主功放輸出電流就變大。由于主功放后面有了四分之一波長線，為了使兩個功放輸出同相，在輔助功放前面也需要90°相移，如圖1所示。

主功放工作在B類，當輸入信號比較小的時候，只有主功放處于工作狀態；當管子的輸出電壓達到峰值飽和點時，理論上的效率能達到78.5％。如果這時候將激勵加大一倍，那么，管子在達到峰值的一半時就出現飽和了，效率也達到最大的78.5％，此時輔助功放也開始與主放大器一起工作。輔助功放的引入，使得從主功放的角度看，負載減小了，因為輔助功放對負載的作用相當于串連了一個負阻抗，所以，即使主功放的輸出電壓飽和恒定，但輸出功率因為負載的減小卻持續增大(流過負載的電流變大了)。當達到激勵的峰值時，輔助功放也達到了自己效率的最大點，這樣兩個功放合在一起的效率就遠遠高于單個B類功放的效率。單個B類功放的最大效率78.5％出現在峰值處，現在78.5％的效率在峰值的一半就出現了，所以這種系統結構能達到很高的效率(每個放大器均達到最大的輸出效率)。

由于基站系統對機頂輸出功率的要求，射頻功放一般增益需求都在幾十dB，這樣一級放大是不夠的，一般都需要3-4級放大，即預推動、推動、末級。目前業界普遍采用的鏈路結構為：預推動采用射頻小信號放大器，工作模式為CLASS?A；推動和末級均采用同一類型射頻功放管(目前業界采用的是LDMOS器件)，推動的工作模式為CLASS?AB，末級為Doherty結構。

隨著業界綠色環保理念的提出，運營商對通訊系統的效率要求近乎苛刻，即使采用了先進的Doherty技術，功放效率也仍然無法滿足其日益提高的要求，因此必須在Doherty技術的基礎上不斷改進，來實現效率的不斷提升。

傳統的射頻功放中Doherty結構只應用于末級，而且推動級及末級均采用同一類型功放管，這樣的優點是：供電電壓及偏置方式相同，因此偏置電路設計簡單；由于功放管為同類型，其批量生產的離散也相對容易控制。但一個不容忽視的現狀是：業界主流的LDMOS器件已經發展到第八代，其成本低廉，但性能的提升空間非常有限，已遠遠不能滿足綠色環保要求；另外，雖然功放的效率主要由末級確定，末級貢獻了90％的工作電流，進一步提升效率意義重大，但推動級的10％也越發不可忽視，因此也需要在推動級進行電路改進。

從目前通訊系統不同制式的信號功率譜分布來看，功放輸出的70％-80％的能量集中在平均功率附近，也就是說，采用Doherty技術的末級功放工作電流大部分由Carrier放大器貢獻，因此，將末級的Carrier放大器的效率提高對整個功放的效率提升意義重大。同時，在推動級部分也進一步提升效率，也能更好地實現整個功放的效率提升。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種功率放大裝置及功放電路，以解決功放效率無法滿足要求的問題。

為解決以上技術問題，本發明提供了一種功率放大裝置，該裝置包括一個或多個串聯的推動級功放電路以及與最后一個推動級功放電路的輸出端連接的末級功放電路，所述推動級功放電路和末級功放電路均采用Doherty電路結構。

進一步地，所述Doherty電路結構包括：

功率分配子電路；

與所述功率分配子電路輸出端連接的一個主放大器和至少一個輔助放大器；

以及與所述主放大器、輔助放大器的輸出端連接的功率合成子電路。