[發明專利]具有改進的多爾蒂拓撲結構的功率放大器

在審

• 申請號: 201310027146.0
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103219949A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 馬可·卡爾卡諾
• 申請（專利權）人: 系統工程解決方案股份有限公司
• 主分類號: H03F1/07
• 分類號: H03F1/07;H03F3/20
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

技術領域

本發明涉及一種具有改進的多爾蒂(Doherty)拓撲結構的功率放大器。

背景技術

在當前的電信系統中，眾所周知的是，要使用射頻和微波功率放大器，對于射頻和微波功率放大器而言，確保高效率從而限制輸出信號的失真和非線性是非常重要的。

如令，必須被發送和放大的信號通常是具有復包絡(通常經數字調制)的信號，在峰值包絡功率與平均輻射熱功率(bolometric?power)之比方面具有高動態的特征。

對于這樣的信號，為了獲得線性和效率之間的良好折衷，眾所周知的是使用AB類功率放大器，即，B類放大器，并對電流進行輕微極化(這樣適于優化功率輸出的線性)。

僅對于功率接近于放大器可輸出的最大功率的未調制信號，AB類功率放大器在平均測輻射熱射頻功率輸出與電源所吸收的功率之比方面，確保了良好的效率。對于功率小于可輸出的最大功率的信號，效率大幅地降低，正如被調制(例如數字調制)有復包絡的信號(具有比信號的峰值功率低很多的平均輻射熱功率)，放大器的效率比最佳值低很多，導致電力消耗顯著增大。

為了顯著提高射頻和微波放大器的效率，稱為多爾蒂的放大類型被廣泛地使用。

圖1是具有多爾蒂拓撲結構的功率放大器的示意圖。在這樣的示意圖中，主放大器由用“I_主”指代的電流發生器表示，而輔放大器由用“I_輔”指代的電流發生器表示。在“I_主”發生器和“Z_負載”電路負載之間置有具有特征阻抗“k”的阻抗變換器“-jk”，并且經放大的功率在“I_主”發生器和“Z_負載”電路負載之間傳輸。

如果電路的以下量度被提供：

K＝Rl_Opt

(其中，Rl_Opt是針對信號的峰值包絡功率所測定的主放大器的最佳負載阻抗)

Z_負載＝1/2*Rl_opt

I_輔＝-j*I_主maxP_包絡＝P_Outmax

(這意味著當包絡的瞬時功率“P_包絡”等于最大峰值包絡功率值“P_Outmax”時，輔放大器的電流一定比主放大器的最大電流“I_主max”滯后90°)

I_輔＝0P_包絡＝P_Outmax-6dB

(這意味著對于瞬時功率值比最大峰值包絡功率值低6dB時，輔放大器被切斷)

將得到以下結果：

Rl_主＝Rl_OptP_包絡＝P_Outmax

(I_主＝I_主max)

(其中，Rl_主是主放大器的負載阻抗)

Rl_主＝2*Rl_OptP_包絡＝P_Outmax-6dB

(I_主＝I_主max/2)

如此，在功率降低6dB的動態內，主放大器的端子處的電壓“V_主”幾乎恒定地保持在最大值，從而確保在經放大的信號的包絡的該功率動態偏移的范圍內具有最佳效率。事實上，已知AB類放大器的最大效率的條件對應于輸出信號電壓的最大值的條件。這意味著，通過如下方式可在高達6dB的動態內對效率進行最大化：調制電路的主分支的負載阻抗，以使得即便瞬時包絡功率降低6dB，仍能確保輸出電壓幾乎恒定地處于最大容許值。這樣的特性(behavior)事實上確保了專用于放大被調制有復包絡的信號的放大器的總效率大幅提高，這是利用大幅改變包絡幅值的所有調制的典型特征。