[發(fā)明專利]一種逆F類功率放大器、發(fā)射器及處理方法

在審

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• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN103391057A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉江濤;張占勝;蔣祥茂;謝路平;林錫貴
• 申請（專利權(quán)）人: 京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/189;H03F1/32
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 郭紅麗

技術領域

本發(fā)明涉及射頻功率放大技術，尤其涉及一種逆F類功率放大器、發(fā)射器及處理方法。

背景技術

隨著移動通信事業(yè)的發(fā)展，大量的射頻功率放大器被廣泛應用于各種無線通信發(fā)射設備中。由于現(xiàn)在采用多載波技術進行信號的傳輸，而載波在合成時會產(chǎn)生較大的峰均比，導致信號的非線性效果極差，這就對無線通信發(fā)射設備的線性性能提出了很高的要求。

在現(xiàn)有技術中，功率回退技術、前饋技術和預失真技術是實現(xiàn)功率放大器的線性化的常用技術。如圖1所示，為傳統(tǒng)AB類功率放大器的電路原理圖，AB類功率放大器由輸入匹配電路、低壓功率放大器和輸出匹配電路組成，其中低壓功率放大器可以為LDMOS（橫向擴散金屬氧化物半導體）功率放大器、GaAs（砷化鎵）功率放大器或者GaN（氮化鎵）功率放大器等，是利用功率回退技術實現(xiàn)對輸出信號的線性化需求的。

具體地，隨著輸入至功率放大器的信號的輸入功率的增加，功率放大器的工作狀態(tài)將逐漸進入飽和區(qū)，但是當功率放大器的工作狀態(tài)進入飽和區(qū)后，功率放大器輸出功率的增益將逐漸下降；為了使功率放大器的工作狀態(tài)遠離飽和區(qū)，在功率放大器的工作狀態(tài)即將進入飽和區(qū)時，將功率放大器的輸入功率回退設定的數(shù)值，使得功率放大器的工作狀態(tài)遠離飽和區(qū)，進入功率放大器的線性工作區(qū)，這樣保證了輸入的信號經(jīng)過功率放大器放大操作后，輸出時滿足線性需求。

功率放大器雖然采用功率回退技術滿足了線性方面的要求，但是這種技術導致其工作效率較低，這是因為：

在傳統(tǒng)AB類功率放大器中，其輸入部分和輸出部分只進行了基波匹配，射頻信號經(jīng)過功率放大器后，由于功率放大器非線性的特征，導致信號的諧波功率消耗，使得理論上傳統(tǒng)AB類功率放大器最大效率為其中，V_fund為負載上的輸出電壓，V_dd為直流電壓；再加上功率放大器采用了功率回退技術，使得傳統(tǒng)AB類功率放大器的效率急劇下降，能量損失相當嚴重。

隨著現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，功率放大器的效率問題越來越被關注。而功率放大器的Doherty技術被認為是提高功率放大器效率最有前景的一種結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，為傳統(tǒng)的2路Doherty功放的原理圖，該Doherty功放中包括：功率分配器、兩路并聯(lián)的AB類功率放大器和兩個具有λ/4的阻抗微帶組成的負載調(diào)制網(wǎng)絡。

其中，功率分配器的功率分配比例為1:1，每一個功率放大器一端與功率分配器的一路相連，其中一個功率放大器的另一端與一個具有λ/4的阻抗微帶相連，在兩路的功率放大器的合路上連接一個具有λ/4的阻抗微帶。

此外，還存在如圖3所示，為傳統(tǒng)的3路Doherty功放的原理圖，該Doherty功放中包括：功率分配器、三路并聯(lián)的AB類功率放大器和4個具有λ/4的阻抗微帶組成的負載調(diào)制網(wǎng)絡。

其中，功率分配器的功率分配比例為1:1:1，每一個功率放大器一端與功率分配器的一路相連，每一個功率放大器的另一端與一個具有λ/4的阻抗微帶相連，三路的功率放大器的合路上連接一個具有λ/4的阻抗微帶。

其中，圖2中連接的功率放大器為傳統(tǒng)的逆F類功率放大器。如圖4所示，為傳統(tǒng)逆F類功率放大器及電路原理圖，該類功率放大器采用了Doherty技術，由輸入匹配電路、低壓小功率放大器、諧波控制電路和輸出匹配電路組成，輸入匹配電路通過低壓小功率放大器與諧波控制電路的輸入端相連；諧波控制電路的輸出端與輸出匹配電路相連。

其中，諧波控制電路包括二次諧波開路電路和三次諧波短路電路，其中，二次諧波開路由第一阻抗微帶一端與諧波控制電路的輸入端相連，另一端與第二阻抗微帶相連；三次諧波短路包括第一阻抗微帶、第三阻抗微帶、第四阻抗微帶，其中，第一阻抗微帶一端與諧波控制電路的輸入端相連、第三阻抗微帶的一端與第一阻抗微帶和第二阻抗微帶的連接點相連，第三阻抗微帶的另一端與第四阻抗微帶相連，。

其中，第一阻抗微帶為λ/8，第二阻抗微帶為λ/4，第三阻抗微帶為λ/24，第四阻抗微帶為λ/12。

為了通過諧波控制電路為功率放大器的漏極供電，可在二次諧波開路電路的第二阻抗微帶的另一端連接第一電容（此時第一電容的一端與第二阻抗微帶相連，另一端接地），并在第二阻抗微帶和第一電容之間外加漏極偏置電壓。

當輸入匹配電路接收到射頻輸入信號時，將接收到射頻信號經(jīng)過功率放大器進行放大操作后輸出至諧波控制電路，在諧波控制電路內(nèi)先經(jīng)由二次諧波開路電路，再經(jīng)由三次諧波短路電路后輸出至輸出匹配電路，由輸出匹配電路對射頻信號進行基波匹配后輸出。