[发明专利]功率放大装置及功放电路

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及通信领域的功率放大装置及功放电路。

背景技术

面对目前日益激烈的市场竞争，基站产品的效率高低已经成为行业竞争的焦点，基站中决定效率的主要部件——功放效率的提升也成了重中之重，业界都纷纷投入进行效率提升技术的研究，目前最为广泛应用的一种成熟技术就是Doherty技术，功放厂家都已开始批量生产应用Doherty功放，如何在该技术上进一步提高效率也显得尤为重要。

Doherty技术是由W.H.Doherty于1936年发明的，最初应用于行波管，为广播提供大功率发射机，其架构简单易行，效率高。

传统的Doherty结构由2个功放组成：一个主功放，一个辅助功放，主功放工作在B类或者AB类，辅助功放工作在C类。两个功放不是轮流工作，而是主功放一直工作，辅助功放到设定的峰值才工作(这个功放也叫作Peak power amplifier)。主功放后面的90°四分之一波长线是阻抗变换，目的是在辅助功放工作时，起到将主功放的视在阻抗减小的作用，保证辅助功放工作的时候和后面的电路组成的有源负载阻抗变低，这样主功放输出电流就变大。由于主功放后面有了四分之一波长线，为了使两个功放输出同相，在辅助功放前面也需要90°相移，如图1所示。

主功放工作在B类，当输入信号比较小的时候，只有主功放处于工作状态；当管子的输出电压达到峰值饱和点时，理论上的效率能达到78.5％。如果这时候将激励加大一倍，那么，管子在达到峰值的一半时就出现饱和了，效率也达到最大的78.5％，此时辅助功放也开始与主放大器一起工作。辅助功放的引入，使得从主功放的角度看，负载减小了，因为辅助功放对负载的作用相当于串连了一个负阻抗，所以，即使主功放的输出电压饱和恒定，但输出功率因为负载的减小却持续增大(流过负载的电流变大了)。当达到激励的峰值时，辅助功放也达到了自己效率的最大点，这样两个功放合在一起的效率就远远高于单个B类功放的效率。单个B类功放的最大效率78.5％出现在峰值处，现在78.5％的效率在峰值的一半就出现了，所以这种系统结构能达到很高的效率(每个放大器均达到最大的输出效率)。

由于基站系统对机顶输出功率的要求，射频功放一般增益需求都在几十dB，这样一级放大是不够的，一般都需要3-4级放大，即预推动、推动、末级。目前业界普遍采用的链路结构为：预推动采用射频小信号放大器，工作模式为CLASS A；推动和末级均采用同一类型射频功放管(目前业界采用的是LDMOS器件)，推动的工作模式为CLASS AB，末级为Doherty结构。

随着业界绿色环保理念的提出，运营商对通讯系统的效率要求近乎苛刻，即使采用了先进的Doherty技术，功放效率也仍然无法满足其日益提高的要求，因此必须在Doherty技术的基础上不断改进，来实现效率的不断提升。

传统的射频功放中Doherty结构只应用于末级，而且推动级及末级均采用同一类型功放管，这样的优点是：供电电压及偏置方式相同，因此偏置电路设计简单；由于功放管为同类型，其批量生产的离散也相对容易控制。但一个不容忽视的现状是：业界主流的LDMOS器件已经发展到第八代，其成本低廉，但性能的提升空间非常有限，已远远不能满足绿色环保要求；另外，虽然功放的效率主要由末级确定，末级贡献了90％的工作电流，进一步提升效率意义重大，但推动级的10％也越发不可忽视，因此也需要在推动级进行电路改进。

从目前通讯系统不同制式的信号功率谱分布来看，功放输出的70％-80％的能量集中在平均功率附近，也就是说，采用Doherty技术的末级功放工作电流大部分由Carrier放大器贡献，因此，将末级的Carrier放大器的效率提高对整个功放的效率提升意义重大。同时，在推动级部分也进一步提升效率，也能更好地实现整个功放的效率提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功率放大装置及功放电路，以解决功放效率无法满足要求的问题。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种功率放大装置，该装置包括一个或多个串联的推动级功放电路以及与最后一个推动级功放电路的输出端连接的末级功放电路，所述推动级功放电路和末级功放电路均采用Doherty电路结构，所述推动级功放电路均采用横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS)功放管实现Doherty电路结构的主(Carrier)放大器和辅助(Peak)放大器，所述末级功放电路采用高电子迁移率晶体管(HEMT)功放管实现Doherty电路结构的主(Carrier)放大器和辅助(Peak)放大器。