[发明专利]复合功率放大器

说明书

公开一种用于将输入信号放大成输出信号的复合功率放大器（100）。该复合功率放大器（100）包括用于接收输入信号的输入端口（170）和用于提供输出信号的输出端口（180）。此外，该复合功率放大器（100）包括含有至少两个子放大器（111，112）的子放大器的第一集合（110），其中所述至少两个子放大器（111，112）沿第一传送线（151）的锥形线布置，其中第一传送线（151）连接到子放大器的第一集合（110）和输出端口（180）。另外，该复合功率放大器（100）包括含有至少两个子放大器（121，122）的子放大器的第二集合（120），其中所述至少两个子放大器（121，122）沿第二传送线（152）的锥形线布置，其中第二传送线（152）连接到子放大器的第二集合（120）和输出端口（180）。

技术领域

本文中的实施例涉及用于诸如电信系统的无线通信系统的复合功率放大器。具体来说，公开一种用于将输入信号放大成输出信号的复合功率放大器。此外，公开包括复合功率放大器的无线电网络节点和包括复合功率放大器的用户设备。

背景技术

在通信系统中，例如在蜂窝无线电网络的无线电基站和蜂窝电话中，广泛地使用功率放大器。在这类蜂窝无线电网络中，功率放大器通常放大高频率的信号以便提供无线电传送信号。在设计功率放大器中的考虑是其的效率。高效率一般是值得期望的，以便减少作为热量耗散的功率量。此外，在许多应用中，诸如在卫星或蜂窝电话中，可用的功率量可能会因为由包含在例如卫星中的电池供电而受到限制。在功率放大器的效率中的增加将允许在电池充电之间的操作时间的增加。

诸如类别B、AB、F的常规功率放大器（PA）具有固定的射频（RF）负载电阻和固定的直流（DC）电压供应。类别B或AB PA的RF输出电流具有与包括半波整流正弦电流脉冲的脉冲列的形式类似的形式。DC电流以及因此的DC功率在很大程度上与RF输出电流振幅成比例。但是，输出功率与RF输出电流的平方成比例。因此，常规功率放大器的效率（即，输出功率除以DC功率）也与RF输出电流振幅成比例。当放大与最大要求的输出信号振幅相比平均具有低输出信号振幅或功率的信号时，平均效率必然是低的。

已知的RF功率放大器包括Doherty和Chireix型功率放大器二者，即，改进的B类射频放大器。对于具有高峰值-对-平均值之比（PAR）的振幅调制信号，这些种类的RF PA一般比上文描述的常规放大器更有效，因为它们具有来自包含在PA中的晶体管的输出电流的较低的平均和。减小的平均输出电流意味着高平均效率。在这个上下文中，术语“复合功率放大器”是指可在一种或多种模式（诸如纯的或失谐的Doherty、Chireix、组合的Doherty/Chireix或组合的Chireix/Doherty模式等）中操作的功率放大器。

通过利用两个晶体管来获得减小的平均输出电流，其中所述两个晶体管通过耦合到负载的无功输出网络来影响彼此的输出电压和电流。通过用正确的振幅和相位驱动组成晶体管，RF输出电流的和在操作范围（除了操作范围的最大值）内的所有输入信号级别处得以减小。并且，对于这些功率放大器，在一个或两个晶体管输出处的RF电压得以增加。

一般来说，能够在所谓的退避操作中驱动RF功率放大器。这意味着，功率放大器在它的最大输出功率之下按照一定的级别（例如表示为分贝数（dB））被操作。退避操作也可指瞬时输出功率相对较低。

宽带Doherty放大器是备受关注的对象，并且已经尝试了许多方案。例如，利用具有与负载相同的阻抗的四分之一波长传送线导致转变点处的宽带效率，正如在D.Gustafsson等人所作的题为“Theory and design of a novel wideband andreconfigurable high average efficiency amplifier”（Proc. IMS 2012）的论文中所公开的那样。在标准Doherty放大器中，转变点在最大输出电压的一半处。