[发明专利]一种功率放大电路实现方法及功率放大装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤指一种适用于射频和微波频段的功率放大电路实现方法及功率放大装置。

背景技术

随着通信技术领域中对能耗和环保等方面的要求的不断提高，信号传输的效率越来越受关注。而通信系统的功率消耗大部分都来自于功率放大器，功率放大器的效率直接影响了整个系统的效率和功耗，因此，提高功率放大器的效率成为提高通信系统的信号传输效率的关键问题。实际应用中由于调制方式的限制，使得系统信号存在峰均比，因此一般采用功率回退的措施来保证信号的线性输出，无论是工作在B类、C类状态，在单管方案中功率回退都必然伴随着效率的降低。

目前，一般采用Doherty技术来提高功率放大电路效率。典型的功率放大电路如图1所示，包括主放大通路和辅助放大通路。其中，主放大通路中包括：主放大器100、匹配网络101、相移网络102、相移网络103；辅助放大通路中包括：相移网络104、辅助放大器105、匹配网络106、相移网络107。该功率放大电路还包括与主放大通路、辅助放大通路均相连接的相移网络108。

信号通过该放大电路时，会分为两路，一路进入主放大通路，经主放大器100放大，一路进入辅助放大通路经辅助放大器105放大，通过控制两路放大器的偏置电压，使得主放大器100工作在B类或者AB类，辅助放大器工作在C类。由于C类工作状态的偏置电压比较低，使其不会始终处于导通状态，而是在输入信号足够大时才导通。因此，当输入信号较大时，主放大通路和辅助放大通路同时工作，实现对输入信号正常的功率放大。当输入信号比较小时，辅助放大通路的辅助放大器则处于未导通状态，只有主放大通路工作。此时，可以诱发载波放大器的负载变化，通过辅助放大通路的开路实现主放大器100的负载由大功率时的Z0(功放根部的负载阻抗)被相应的提高到2*Z0，相对于两个通路均连通和上述单管方案，在输出相同功率的信号时达到了提高输出信号相效率的目的。

由于图1中为了实现相位匹配而设置的匹配网络101和106的存在，使得在实现将Z0提高到2*Z0这一阻抗变换时，需要加入一些相移网络来实现对阻抗的调整。例如图1中，相移网络102、104、107均是使用微带线实现的相移网络；相移网络103是λ/4线阻抗为Zload的相移网络，其作用是使信号输出的负载阻抗由Zload变为2*Zload；相移网络108是λ/4线阻抗为的相移网络，其作用是使信号输出的负载阻抗由Zload变为1/2*Zload；相移网络102的作用是辅助匹配网络101将负载阻抗由Z0调谐到2*Z0。相移网络107的加入是为了使辅助放大器105在没有信号通过时能够处于理想开路状态；相移网络102、103均是为了调整主放大通路的负载阻抗，相移网络104、107均是为了调整辅助放大通路的负载阻抗，相移网络108是为了调整经主放大通路放大后，或经主放大通路与辅助放大通路放大后的信号的负载阻抗。

由于相移网络的复杂性，使得在实际中很难将上下两路相位调整平衡，因此也出现了一些改进的做法。

申请号为CN200610058164的专利申请，公开了如图2所示的一种功率放大电路。其主放大通路中包括：主放大器200、匹配网络201、相移网络202相移网络203；辅助放大通路中包括：相位调整单元204、幅度调整单元205、相移网络206、辅助放大器207、匹配网络208、相移网络209、检波电路210。该功率放大电路还包括与主放大通路、辅助放大通路均相连接的相移网络211。

其中，通过检波电路210对输入信号进行检波，然后根据预先统计出来的在相同的输入信号电平下主放大器和辅助放大器的相位和幅度差，利用相位调整单元204和幅度调整单元205对辅助放大器路的相位和幅度进行调整，实现有效地、时时地调整。但每个功放管(放大器)的特性并不一致，针对每个特性不同功放管分别进行统计是很不现实，将某一个功放管的统计结果的用于其他的功放管也会导致调整效果也不佳。

申请号WO03065599的国际专利申请，公开了如图3所示的一种功率放大电路。其主放大通路中包括：主放大器300、匹配网络301、相移网络302、相移网络303；辅助放大通路中包括：相移网络304、辅助放大器305、匹配网络306、相移网络307、检波电路308、数字控制电路309和偏压网络310。该功率放大电路还包括与主放大通路、辅助放大通路均相连接的相移网络311。