[發明專利]空載調制高效功率放大器

在審

• 申請號: 201780095516.0
• 申請日: 2017-10-02
• 公開（公告）號: CN111480292A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 格拉爾德·布伊斯
• 申請（專利權）人: 鎂可微波技術有限公司
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/42;H03F1/56;H03F3/24;H03F3/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高巖;楊林森

描述了用于多類、寬帶、空載調制功率放大器的裝置和方法。功率放大器(500)可以包括以第一放大類操作的主放大器(532)和以第二放大類操作的多個峰值放大器(536，537，538)。主放大器(532)和峰值放大器(536，537，538)可以并行地對從待放大的輸入信號得到的信號的部分進行操作。主放大器(532)在功率放大器的完全接通狀態(所有放大器放大)和完全回退狀態(峰值放大器空閑)之間可能看不到其負載阻抗的調制。通過避免負載調制，功率放大器(500)可以表現出相比于傳統的多爾蒂放大器改進的帶寬和效率。

技術領域

本技術涉及高速高功率放大器，其可以由晶體管構成，該晶體管由例如但不限于氮化鎵的半導體材料形成。

背景技術

由半導體材料形成的高速功率放大器具有各種有用的應用，例如射頻(RF)通信、雷達、射頻能量、功率轉換和微波應用。近年來，氮化鎵半導體材料由于其理想的電子特性和電光特性而受到了相當大的關注。由于其寬帶隙，GaN比其他半導體例如硅更能抵抗雪崩擊穿，并能在更高的溫度下保持電性能。與硅相比，GaN還具有更高的載流子飽和速度，并且可以維持更高的功率密度。另外，GaN具有纖鋅礦晶體結構，是非常穩定和堅硬的材料，具有高熱導率，并且具有比其他傳統的半導體例如硅、鍺和砷化鎵高得多的熔點。因此，GaN對于高速、高電壓、和高功率應用是有用的。

在當前和所提出的通信標準(例如WiMax、4G和5G)下支持移動通信和無線因特網接入的應用可能對由半導體晶體管構成的高速放大器提出嚴格的性能要求。放大器可能需要滿足與輸出功率、信號線性、信號增益、帶寬和效率有關的性能規范。

發明內容

描述了用于放大射頻信號的裝置和方法。多類、空載調制功率放大器可以包括多個放大器，這些放大器以不同的放大等級并行地對接收的信號的部分進行操作，并且向功率放大器的公共輸出提供放大的信號。主放大器可以放大低信號電平和高信號電平的信號。次級放大器(稱為峰值放大器)在低信號電平處可以是空閑的(非放大)，并且隨著信號電平增加而變為激活的(放大)。不管次級放大器是空閑還是完全放大，主放大器可以在其輸出處看到相同的阻抗，從而避免了主放大器的負載調制，而負載調制對于傳統的多爾蒂(Doherty)放大器而言是常見的。多類空載調制功率放大器的峰值效率可能出現在比傳統的多爾蒂放大器更深的回退功率處。

一些實施方式涉及多類功率放大器。多類功率放大器可以包括：第一電路支路中的第一放大器，其被布置成以第一放大器類操作；第二電路支路中的第二放大器，其被布置成以不同于第一放大器的第二放大器類操作；以及阻抗逆變器，其被配置成接收來自第一放大器和第二放大器的組合輸出。多類功率放大器還可以包括：在第三電路支路中的第三放大器，其被布置成以第二放大器類操作；以及組合節點，其被配置成接收來自阻抗逆變器和第三放大器的輸出并且將組合的輸出提供給多類功率放大器的輸出端口以用于驅動負載。

一些實施方式涉及操作多類功率放大器的方法。該方法可以包括以下動作：將待放大的信號劃分為第一信號、第二信號和第三信號，第一信號被提供給第一電路支路、第二信號被提供給第二電路支路，第三信號被提供給第三信號支路；在第一電路支路中，利用以第一放大器類操作的第一放大器來放大第一信號；在第二電路支路中，利用以不同于第一放大器類的第二放大器類操作的第二放大器來放大第二信號；在第三電路支路中，利用以第二放大器類操作的第三放大器來放大第三信號；組合來自第一放大器和第二放大器的輸出，并且將組合的輸出提供給阻抗逆變器；在組合節點處組合來自阻抗逆變器的輸出和來自第三放大器的輸出；以及將來自組合節點的輸出提供給多類功率放大器的輸出端口。

前述裝置和方法實施方式可以用上文描述的或下文進一步詳細描述的方面、特征和動作的任何合適的組合來實施。根據以下結合附圖的描述，可以更全面地理解本教導的這些和其他方面、實施方式和特征。

附圖說明