[发明专利]使用复合功率放大方法的线性复合发射机

说明书

本发明提供了一种复合发射机，该复合发射机在宽频带上具有比多尔蒂发射机更好的功率效率特性和失真特性，并且具有构成RF电路的更少元件。从而，本发明设置有：复合放大器(201)，该复合放大器(201)用于从RF调制信号(a)(主信号)生成通过载波信号的振幅调制所获得的信号(z)(辅助信号)；使用两个功率放大器(50、51)对通过将(a)和(z)相加在一起获得的信号(S₁)和通过从(a)减去(z)获得的信号(S₂)进行功率调制；以及将各个输出经由阻抗逆变器(60、61)被组合的点(p1)设置为发射机输出点，在(S₁)或(S₂)的包络大小为固定的情况下生成辅助信号(z)。

技术领域

本发明涉及用在基站中并且由移动无线通信系统(例如，微波移动电话)、卫星通信系统、以及广播系统的终端使用的发射机和功率放大器。

更特别地，本发明涉及一种用于RF调制信号(例如，与其平均输出功率相比具有峰值包络功率的多载波信号)的线性放大的复合功率放大器包络。本发明的复合发射机在结构上比传统发射机更简单，它还具有改进的线性和功率效率特性。

背景技术

本发明属于诸如希莱克斯(Chireix)功率放大器(参见非专利文献1)和多尔蒂(Doherty)功率放大器(非专利文献2)的复合功率放大器的改进，该改进旨在消除这样的复合功率放大器的不利的窄带特性。希莱克斯功率放大器由希莱克斯在1935发明，并且多尔蒂功率放大器由多尔蒂在1936年发明。它们两者都被用作发射机AM广播发射机。在发明半导体之前，它们的功率放大元件是真空管。然而，在发明半导体放大器之后，它们被广泛用作最后一级放大器，尤其是在移动系统、卫星系统和广播系统中。希莱克斯放大器通常被称为LINC功率放大器(非专利参考3)。

在希莱克斯放大器和多尔蒂放大器(此后称为复合放大器)中，输出电压与输出电流之间的比率(被已知为等效负载阻抗)根据输入信号的幅值改变，由此增加放大器的功率效率。这使得它们的放大行为极其复杂，使得很难在宽频带保持高功率效率和线性。

现在以下首先将参考希莱克斯放大器并且然后将参考多尔蒂放大器给出现有技术复合功率放大器的操作原理和特有的功率效率。

如图1中所示，装配有希莱克斯功率放大器的希莱克斯发射机101包括：

信号分量分离装置190，当接收到基带信号的同相分量I(t)(同相分量I(t)此后称为同相信号I(t))和基带信号的正交分量Q(t)(正交分量此后称为正交信号Q(t))时，信号分量分离装置190生成：

RF调制信号A(此后称为主信号A)，其通过I(t)和Q(t)的正交调制(以下数学式1)获得，

与主信号A正交的信号B(正交信号B此后称为效率改进信号(EIS)B)，以及

第一合成信号S1，为主信号A和EIS的向量和的形式，以及

第二合成信号S2，为主信号A与EIS B之间的向量差的形式；

功率放大器150和151，所述功率放大器150和151用于对各个合成信号S1和S2进行功率放大；以及(3)希莱克斯功率组合器140，所述希莱克斯功率组合器140用于组合功率放大器150和151的输出，以提供希莱克斯发射机101的输出信号S0。希莱克斯网络140由两个阻抗逆变器(或者1/4波长线路)160和161构成，每个阻抗逆变器均适于连接(interface)其输入端子和其输出端子；以及两个电抗元件170和171，每个电抗元件都适于连接其相应输入端子和地。两个电抗元件的电抗具有相同绝对值，但是具有相反符号。注意，术语“效率改进信号(EIS)”不是常用技术术语，而是由本发明人命名以意味着增强功率放大器的功率效率的信号的含义。该术语将在现有技术的多尔蒂发射机的以下展示中的该上下文中并且在本发明的描述中使用。