[發(fā)明專利]具有大RF分?jǐn)?shù)和瞬時(shí)帶寬的反向多爾蒂功率放大器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780092448.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110785928A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯蒂安·卡蘇;杰拉德·布伊斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麥克姆技術(shù)解決方案控股有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/195
• 分類號(hào): H03F3/195;H03F1/02;H03F3/24;H03F3/21;H03F3/213;H03F3/60;H03F1/56
• 代理公司: 11413 北京柏杉松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 謝攀;劉繼富

描述了用于操作在千兆赫茲頻率下的反向多爾蒂放大器的裝置和方法。當(dāng)基于主放大器和峰值放大器的特征以及放大器的非對(duì)稱因子來(lái)設(shè)計(jì)反向多爾蒂放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)中的阻抗匹配部件和阻抗逆變器時(shí)，可以在常規(guī)多爾蒂放大器配置上增加RF分?jǐn)?shù)帶寬和信號(hào)帶寬。

背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明技術(shù)涉及高速、高功率、寬帶寬的多爾蒂(Doherty)放大器。

背景技術(shù)

由半導(dǎo)體材料形成的高速功率放大器具有多種有用的應(yīng)用，諸如射頻(RF)通信、雷達(dá)、RF能量、以及微波應(yīng)用。近些年，氮化鎵半導(dǎo)體材料由于其可期望的電子和電光特性而受到相當(dāng)大的關(guān)注。GaN具有與可見(jiàn)光譜的藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的約3.4eV的寬的直接帶隙。由于其較寬的帶隙，與諸如硅之類的其他半導(dǎo)體相比，GaN更能抵抗雪崩擊穿并且能夠在更高的溫度下保持電學(xué)性能。與硅相比，GaN還具有更高的載流子飽和速度。此外，GaN具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，是非常穩(wěn)定并且堅(jiān)硬的材料，具有高的熱導(dǎo)率，以及具有比其他常規(guī)半導(dǎo)體(諸如硅、鍺以及砷化鎵)高得多的熔點(diǎn)。因此，GaN對(duì)高速、高電壓和高功率應(yīng)用是有用的。

在當(dāng)前和擬議的通信標(biāo)準(zhǔn)(諸如WiMax、4G以及5G)下支持移動(dòng)通信和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入的應(yīng)用會(huì)對(duì)由半導(dǎo)體晶體管構(gòu)成的高速放大器提出嚴(yán)格的性能要求。放大器可能需要滿足與輸出功率、信號(hào)線性度、信號(hào)增益、帶寬、以及效率有關(guān)的性能規(guī)范。

發(fā)明內(nèi)容

描述了用于改善高速、高功率、寬帶的放大器的性能的裝置和方法。所述結(jié)構(gòu)和方法涉及用于組合反向多爾蒂放大器中放大的信號(hào)的電路。阻抗匹配部件、阻抗逆變器的阻抗(有時(shí)稱為延遲線或偏置線)、阻抗逆變器的相位延遲、以及反向多爾蒂放大器的組合節(jié)點(diǎn)處的阻抗可以被配置成明顯改善對(duì)稱反向多爾蒂放大器和非對(duì)稱反向多爾蒂放大器的放大器RF分?jǐn)?shù)帶寬(Δω/ω_o)和信號(hào)帶寬(也稱為“瞬時(shí)帶寬”)。

一些實(shí)施例涉及一種反向多爾蒂放大器，所述反向多爾蒂放大器包括：主放大器，其在第一電路分支中；峰值放大器，其在第二電路分支中并被布置成作為C類放大器進(jìn)行操作；組合節(jié)點(diǎn)，其位于第一電路分支中主放大器之后的第一部分與第二電路分支中峰值放大器之后的第二部分連接的位置；以及阻抗逆變器，其在第二電路分支的第二部分中連接在峰值放大器和組合節(jié)點(diǎn)之間，其中，在組合節(jié)點(diǎn)處的阻抗值Z_cn在由以下表達(dá)式確定的值的50％以內(nèi)：

其中，Z_optm是主放大器的阻抗負(fù)載，當(dāng)連接到主放大器的輸出時(shí)，所述阻抗負(fù)載提供來(lái)自主放大器的最大功率傳輸，R_L是由反向多爾蒂放大器驅(qū)動(dòng)的額定負(fù)載的電阻，以及α是反向多爾蒂放大器的非對(duì)稱因子，其中，所述非對(duì)稱因子是峰值放大器輸出的最大功率與主放大器輸出的最大功率的之比。

在一些方面，Z_optm由實(shí)電阻R_optm組成并且所述阻抗值Z_cn在以上表達(dá)式的20％以內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，所述阻抗逆變器包括微帶傳輸線。所述微帶傳輸線可以具有大約等于組合節(jié)點(diǎn)處的阻抗乘以(1+α)/α的特征阻抗。在一些實(shí)施方式中，所述阻抗逆變器增加了大約270度的相位延遲。

根據(jù)一些實(shí)施方式，當(dāng)反向多爾蒂放大器的非對(duì)稱因子為1時(shí)，朝向組合節(jié)點(diǎn)看并且峰值放大器在非放大狀態(tài)下，由主放大器的輸出處的S11散射參數(shù)限定的反向多爾蒂放大器的RF分?jǐn)?shù)帶寬為7％到25％。

在一些方面，組合節(jié)點(diǎn)布置成直接連接到具有大約等于50歐姆的阻抗的負(fù)載，其中在所述組合節(jié)點(diǎn)和所述負(fù)載之間沒(méi)有插入阻抗匹配部件。