[发明专利]功率放大器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效的多输入多输出功率放大器系统。

背景技术

在用于无线通信系统的发射机中，功率放大器(PA)通常必须同时放大多个无线电信道(频率)，该无线电信道(频率)在相当宽的带宽上扩展。它们还必须高效地完成这项工作，以便减小功耗并需要冷却。还要求高线性，因为非线性放大器将引起干扰信号能量泄漏到系统中的其他信道。

足够多的独立射频(RF)信道或多用户码分多址信号(CDMA信号)的混合的振幅概率密度，易于接近具有大的峰均功率比的Rayleigh分布。因为传统的RF PA通常具有与其输出振幅成比例的效率，因此对于这样的信号来说其平均效率非常低。

响应于传统线性PA的低效率，已经提出了许多方法。其中两个最有前景的方法是Chireix异相(outphasing)方法[1]和Doherty方法[2]，这些方法基于包括多于一个放大器的复合功率放大器。

用于无线通信系统的基站通常装配了几个发射机(并且因此装配了几个功率放大器)。原因在于，基站正服务于几个地理区域(“扇区”或“小区”)或者使用几个天线元件的阵列。在第一种情况下，独立发射机的数量通常是3个。这两种方法的组合也是可以的。

在3个扇区基站的情况下，该3个天线通常输出由3个分离功率放大器放大的完全独立信号(在特定扇区中到用户的信号的3个不同混合)。

在天线阵列的情况下，在一个扇区中的不同用户处于不同的位置，因此到该阵列中的各个天线的信号(到用户的信号相移版本的不同混合)通常是部分相关的。该相关对于用户的更低角度扩展(更窄扇区)以及天线之间更小的间隔来说通常更高。同时，在这种情况下单独的功率放大器也用于振列中的每个天线。

根据以上所述的现有技术状态，通过使每个复合放大器具有两个或更多独立控制的构成放大器(constituent amplifier)(晶体管)，功率放大器(Chireix和Doherty类型放大器)比B类放大器获得更高的效率。该方法的问题在于当放大器被用于多输入多输出应用(诸如多扇区基站或自适应天线阵列)时大量的控制路径(信号产生、上变换、放大，等等)。这是因为这样的事实，与非复合放大器相比，每个复合放大器需要至少两倍数量的控制路径。

发明内容

本发明的目的是利用比现有技术系统更少数量的控制路径来获得多输入多输出功率放大器系统的高效率。

该目的是根据所附权利要求来获得的。

简而言之，本发明基于这样的思想，控制路径可以由几个复合放大器共享。

附图说明

通过参考以下描述以及附图来很好理解本发明及其目的和优点。

图1是Chireix放大器的框图；

图2是具有由传输线实现的输出网络的Chireix放大器的框图；

图3是Doherty放大器的框图；

图4是典型的现有技术的多输入多输出功率放大器系统的框图；

图5是根据本发明的多输入多输出功率放大器系统的第一实施例的框图；

图6是根据本发明的多输入多输出功率放大器系统的第二实施例的框图；

图7是根据本发明的多输入多输出功率放大器系统的第三实施例的框图；

图8是根据本发明的多输入多输出功率放大器系统的第四实施例的框图。

具体实施方式

在以下本发明的详细描述中，相同的附图标记用于图中所示的相等或相似元件。

在详细描述本发明之前，将简要地阐述Chireix和Doherty放大器以及下述问题。

术语“异相”，其描述了在Chireix放大器中的关键方法，主要表示通过组合几种(通常是2种)相位调制恒定振幅信号而获得振幅调制的方法。如图1所示，这些信号在信号分量分离器10中产生，接下来，在通过RF链路12，14(D/A变换器，混和器、滤波器)和放大器PA1，PA2的上变换和放大之后，这些信号被组合以便在输出组合器网络20中形成放大的线性信号。这些恒定振幅信号的相位被选择以便使它们矢量求和的结果产生期望的振幅。在Chireix放大器的输出网络中的补偿电抗+jX和-jX被用来延伸高效区域到较低的输出功率电平。