陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設備的製作方法
2023-10-04 19:36:14
專利名稱：陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設備。
背景技術：
在無線通信系統中，基站設備中的射頻功率放大電路越來越多的採用Doherty放大電路，該電路大大提高了基站設備的功放效率，從而減小熱耗、降低運營商的運營成本， 提高基站設備的可靠性，同時也降低了整個基站設備的成本。隨著Doherty技術的逐步完善，Doherty電路的利用越來越廣泛，對Doherty電路的效率和線性的要求也越來越高。因而，需要對優化Doherty電路進行優化。現有技術中，一般通過優化Doherty電路輸入端的微帶功分器實現對Doherty電路的優化。但是，現有技術方案的優化過程較複雜。
發明內容
本發明的目的在於提供一種陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設備，能夠簡單的實現對Doherty電路的優化，提高Doherty電路的線性和效率。本發明一方面提供一種陶赫蒂Doherty電路，所述Doherty電路包括輸入電橋的第一埠為輸入端，第四埠通過隔離端負載接地；第二埠接均值功率放大支路的輸入端；第三埠接峰值功率放大支路的輸入端；所述均值功率放大支路包括均值功率放大器；所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器；所述均值功率放大支路和所述峰值功率放大支路相接後通過阻抗變換網絡與第二負載相連；所述輸入電橋的隔離端負載為非匹配負載。本發明另一方面提供一種多路陶赫蒂Doherty電路，所述電路包括至少兩個所述的Doherty電路。本發明另一方面還提供一種基站設備，所述基站設備包括所述的Doherty電路。本發明實施例中，通過改進Doherty電路的輸入電橋部分，利用工作在C類的峰值功率放大器在不同輸入功率下回波不一樣的特性和輸入電橋在失配負載下功率分配不一樣的特性，設置輸入電橋的隔離端接非匹配負載，從而使得所述Doherty電路的均值功率放大器和峰值功率放大器的輸入功率分配比隨功率不同而發生變化，達到優化Doherty電路的效率和線性的目的。
圖1為本發明實施例一的Doherty電路原理圖；圖2為本發明實施例二的Doherty電路原理圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。本發明實施例提供一種Doherty電路，能夠簡單的實現對Doherty電路的優化，提高Doherty電路的線性和效率。參照圖1，為本發明實施例一的Doherty電路原理圖。所述Doherty電路包括輸入電橋1(圖1中Doherty電橋)、均值功率放大支路2、峰值功率放大支路3、阻抗變換網絡 4、隔離端負載5、以及第二負載6。所述輸入電橋1的第一埠 Pl為輸入端，第四埠 P4通過隔離端負載5接地；第二埠 P2接均值功率放大支路2的輸入端；第三埠 P3接峰值功率放大支路3的輸入端。所述均值功率放大支路2可以包括均值功率放大器。所述峰值功率放大支路3可以包括峰值功率放大器。所述均值功率放大支路2和所述峰值功率放大支路3相接後通過阻抗變換網絡4 與第二負載6相連。所述輸入電橋1的隔離端負載5為非匹配負載。本發明實施例中，通過改進Doherty電路的輸入電橋部分，利用工作在C類的峰值功率放大器在不同輸入功率下回波不一樣的特性和輸入電橋在失配負載下功率分配不一樣的特性，設置輸入電橋的隔離端接非匹配負載，從而使得所述Doherty電路的均值功率放大器和峰值功率放大器的輸入功率分配比隨功率不同而發生變化，達到優化Doherty電路的效率和線性的目的。參照圖2，為本發明實施例二的Doherty電路原理圖。所述Doherty電路包括輸入電橋10、均值功率放大支路、峰值功率放大支路、阻抗變換網絡、隔離端負載70、以及第
二負載80。所述均值功率放大支路包括均值功率放大器20 (即主功放)和第二波長線50。所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器30 (即輔助功放)和第一波長線40。所述阻抗變換網絡為第三波長線60。其中，所述輸入電橋10的第一埠 Pl為輸入端，作為所述Doherty電路的輸入端；所述輸入電橋10的第四埠 P4為隔離端，通過所述隔離端負載70接地；所述輸入電橋 10的第二埠 P2為耦合端，接所述均值功率放大器20的輸入端；所述輸入電橋10的第三埠 P3為直通端，接所述第一波長線40的一端。所述第一波長線40的另一端接所述峰值功率放大器30的輸入端。所述均值功率放大器20的輸出端接所述第二波長線50的一端。所述峰值功率放大器30的輸出端和所述第二波長線50的另一端短接，一同接所述第三波長線60的一端。所述第三波長線60的另一端接所述第二負載80。所述均值功率放大器20的電源端和所述峰值功率放大器30的電源端均接工作電源 Vcc。如圖2所示，所述Doherty電路由兩個功率放大器組成均值功率放大器20和峰值功率放大器30。所述均值功率放大器20工作在B類或AB類，所述峰值功率放大器30工作在C類。該電路中，兩個功率放大器不是輪流工作的，所述均值功率放大器20 —直工作，而所述峰值功率放大器30需要到設定的峰值才工作。與所述均值功率放大器20相連的第二波長線50是阻抗變換網絡，其目的是在所述峰值功率放大器30工作時，減小均值功率放大器20的視在阻抗，以保證所述峰值功率放大器30工作時與其後面的電路組成的有源負載的阻抗變低，這樣均值功率放大器20輸出的電流就變大了。由於在均值功率放大器20 之後設置了第二波長線50，為了使兩個功率放大器的輸出同相，相應的，在所述峰值功率放大器30之前設置第一波長線40，使之產生90°相移，如圖2所示。需要說明的是，所述第一波長線40用於使所述均值功率放大器20和峰值功率放大器30的輸出同相，因此，所述第一波長線40的規格可以根據實際需要任意設定。所述第二波長線50和第三波長線60均是用作阻抗變換網絡。優選的，所述第二波長線50和第三波長線60可以均採用四分之一波長線。所述均值功率放大器20工作在B類，當輸入信號比較小的時候，只有均值功率放大器20處於工作狀態。當均值功率放大器20管子的輸出電壓達到峰值飽和點時，理論上的效率能夠達到78. 5%。如果此時將激勵加大一倍，則管子在達到峰值的一半時就將出現飽和，其效率也達到最大的78. 5 %，所述峰值功率放大器30開始與所述均值功率放大器20 一起工作。所述峰值功率放大器30工作在C類，其門限設置為激勵信號電壓的一半。所述峰值功率放大器30的引入，使得從均值功率放大器20的角度看，負載減小了，因為所述峰值功率放大器30對負載的作用相當於串聯了一個負阻抗，所以，即使所述均值功率放大器 20的輸出電壓飽和恆定，但輸出功率因負載的減小卻持續增大(即為流過負載的電流變大了)。當達到激勵的峰值時，所述峰值功率放大器30也達到自身效率的最大點，這樣兩個功率放大器合在一起的效率就遠遠高於單個B類功率放大器的效率。單個功率放大器的最大效率78. 5%出現在峰值處，而對於圖2所示電路，78. 5%的效率在峰值的一半就出現了。 所以圖2所示結構的Doherty電路中，每個功率放大器都能達到最大的輸出功率，整個電路能夠達到很高的效率。設定，所述第一埠和第二埠為匹配埠，即為第一埠的反射係數Γ 1和第二埠的反射係數Γ2均為0;而第三埠和第四埠所接負載分別呈現反射係數為Γ3 和Γ 4。I S211和I S311分別為輸入至所述均值功率放大器和峰值功率放大器的功率。從理論上而言，當輸入電橋隔離端接匹配負載時，第四埠的反射係數Γ4 = 0， 當第三埠的反射係數Γ3興0時，由第三埠失配帶來的反射功率全部被第四埠負載吸收。即|S21|和|S31|不隨反射係數Γ 3的變化而變化。而當輸入電橋隔離端接的是非匹配負載時，隔離端(即為第四埠)的反射係數 Γ4興0，從第三埠反射到隔離端的功率又被反射回電橋，使得|S21|和|S31|會隨著反射係數Γ 3和Γ 4的變化而變化。本發明實施例所述Doherty電路中，所述輸入電橋10的隔離端接非匹配負載，也可以說是，所述輸入電橋10隔離端的反射係數Γ4興0。一般而言，所述輸入電橋10的第二負載80為50 Ω，當所述隔離端負載70也為 50 Ω時，即為匹配負載，此時Γ4 = 0。因此，本發明實施例中，當第二負載80為50 Ω時，所述隔離端負載70為非50 Ω 負載或者為非50Ω等效負載，使得所述隔離端為非匹配負載，隔離端的反射係數Γ4興0。
由此使得，本發明實施例中，分別輸入至所述均值功率放大器20和峰值功率放大器30的功率|S21|和|S31|的分配比隨輸入功率的變化而變化。本發明實施例中，通過改進Doherty電路的輸入電橋部分，利用工作在C類的峰值功率放大器30在不同輸入功率下回波不一樣的特性和輸入電橋在失配負載下功率分配不一樣的特性，設置輸入電橋10的隔離端接非匹配負載，從而使得所述Doherty電路的均值功率放大器20和峰值功率放大器30的輸入功率分配比隨功率不同而發生變化，達到優化 Doherty電路的效率和線性的目的。下面通過對兩個功率放大器的輸入功率的分析，對本發明實施例中所述輸入電橋 10隔離端接非匹配負載從而對Doherty電路性能帶來的影響，進行詳細介紹。當輸入小功率時，所述峰值功率放大器30處於完全關閉狀態，其輸入阻抗回波， 即所述輸入電橋的哪個輸出端不匹配，則在該不匹配的埠引起反射，反射信號進入到輸入電橋的輸入端和隔離端，其中，電橋的輸入端接匹配負載，吸收反射功率。本發明實施例所述Doherty電路中，所述輸入電橋10的隔離端接非匹配負載，則由輸出端反射回的信號在隔離端無法被吸收，從而再次引起反射。該反射信號進入均值功率放大器20和峰值功率放大器30，而再次進入到峰值功率放大器30支路的信號將重複前面的反射，最終結果是進入峰值功率放大器30支路的信號將部分進入均值功率放大器20的支路(另一部分被電橋的輸入端吸收)。這樣一來，在小功率情況下，進入到峰值功率放大器30支路的功率將減小，使得所述峰值功率放大器30在小功率下開關特性更好，對均值功率放大器20而言，可提高其效率。另外，均值功率放大器20將得到更多的輸入功率，提高Doherty電路的增益， 從而降低了輸入電橋10的輸入端驅動級的輸出功率，提高了整個Doherty電路的效率。隨著輸入功率的增加，所述峰值功率放大器30慢慢開啟，其輸入端回波不斷改善，輸入電橋10的功率分配比將不斷發生變化，進入到峰值功率放大器30支路的功率增加，從而使得峰值功率放大器30支路對均值功率放大器的負載牽引效果更好。由此，不僅可以提高Doherty電路的效率，還能有效改善電路的線性。對於傳統的Doherty電路，在輸入端的電橋功分電路中，其電橋隔離端通常接 50 Ω匹配負載，使隔離端反射係數Γ4 = 0，由此可以保證電橋的輸出功率分配比不隨輸出端所接負載的變化而變化，這樣傳統的Doherty電路，其輸入端在不同輸入功率時其輸入功率分配比保持不變。而本發明實施例中，將傳統Doherty電路中輸入電橋的隔離端負載由匹配負載變為非匹配負載，使得隔離端的反射係數Γ4興O。由此使得，本發明實施例所述輸入電橋的輸出功率分配比將隨輸出端所接負載的匹配程度的不同而不同。本發明實施例所述Doherty電路，通過對其輸入電橋的改進，使得整個電路的輸入功率分配比更適合Doherty電路的理想特性，不僅可以提高電路的效率，而且還可以改善電路的部分線性。需要說明的是，本發明實施例中，所述均值功率放大支路還可以包括功分器和至少兩個均值功率放大器，所述輸入電橋的第二埠通過功分器接至少兩個均值功率放大器的輸入端。進一步的，所述峰值功率放大支路還包括功分器和至少兩個峰值功率放大器，所述輸入電橋的第三埠通過功分器接至少兩個峰值功率放大器的輸入端。
需要說明的是，本發明實施例所述Doherty電路可以為對稱Doherty電路(傳統 Doherty電路)、或者A-Doherty (非對稱Doherty)電路等。 所述傳統Doherty電路與非對稱Doherty電路的電路結構相同(如圖2所示)，區別在於所述峰值功率放大器和峰值功率放大器的功率是否相同。傳統輸入電路的峰值功率放大器和峰值功率放大器的功率相同；而非對稱Doherty電路的峰值功率放大器和峰值功率放大器的功率不同。本發明實施例還提供一種多級Doherty電路，該多級Doherty電路在上述的對稱或非對稱Doherty電路的基礎上，均值功率放大支路包括功分器和至少兩個均值功率放大器，輸入電橋的第二埠通過功分器與兩個或兩個以上均值功放相連，和/或，峰值功率放大支路包括功分器和至少兩個峰值功率放大器，輸入電橋的第三埠通過功分器與兩個或兩個以上的峰值功放相連。可以理解的是，本發明實施例中，具體的均值功率放大支路或峰值功率放大支路中阻抗變換網絡或調相網絡與功率放大器的連接結構並不影響本發明實施例的實施及效果，在本發明實施例中可以不予限定。本發明實施例還提供一種N-Way Doherty (多路Doherty)電路，所述電路包括至少兩個本發明前述實施例所述的Doherty電路或多級Doherty電路。所述Doherty電路可以為傳統Doherty電路和/或非對稱Doherty電路等。本發明實施例還提供一種基站設備，所述基站設備的射頻功率放大電路採用本發明前述實施例所述的Doherty電路來實現。本發明實施例提供的射頻功率放大電路(Doherty電路)也可以應用於其他通信領域，例如雷達、衛星通信等。以上對本發明所提供的一種Doherty電路和基站設備，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想， 在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述Doherty電路包括輸入電橋的第一埠為輸入端，第四埠通過隔離端負載接地；第二埠接均值功率放大支路的輸入端；第三埠接峰值功率放大支路的輸入端；所述均值功率放大支路包括均值功率放大器；所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器；所述均值功率放大支路和所述峰值功率放大支路相接後通過阻抗變換網絡與第二負載相連；所述輸入電橋的隔離端負載為非匹配負載。
2.根據權利要求1所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述均值功率放大支路包括均值功率放大器和第二波長線，所述輸入電橋的第二埠接所述均值功率放大器的輸入端，所述均值功率放大器的輸出端接第二波長線的一端，所述第二波長線的另一端與所述峰值功率放大支路相接。
3.根據權利要求1或2所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述峰值功率放大支路包括第一波長線和峰值功率放大器，所述輸入電橋的第三埠通過第一波長線接所述峰值功率放大器的輸入端，所述峰值功率放大器的輸出端與所述均值功率放大支路相接。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述阻抗變換網絡為第三波長線。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述第二負載為50歐姆負載或50歐姆等效負載，所述隔離端負載為非50歐姆負載或非50歐姆等效負載。
6.根據權利要求1至5任意一項所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述 Doherty電路為對稱Doherty電路、或者非對稱Doherty電路。
7.根據權利要求2至6任意一項所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述第二波長線為四分之一波長線。
8.根據權利要求4所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述第三波長線為四分之一波長線。
9.根據權利要求1至8任意一項所述的陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述均值功率放大支路包括功分器和至少兩個均值功率放大器，所述第二埠通過功分器接至少兩個均值功率放大器的輸入端；和/或，所述峰值功率放大支路包括功分器和至少兩個峰值功率放大器，所述第三埠通過功分器接至少兩個峰值功率放大器的輸入端。
10.一種多路陶赫蒂Doherty電路，其特徵在於，所述電路包括至少兩個權利要求1至 9任一項所述的Doherty電路。
11.一種基站設備，其特徵在於，所述基站設備包括如權利要求1至10任一項所述的 Doherty 電路。
全文摘要
一種陶赫蒂Doherty電路，所述Doherty電路包括輸入電橋的第一埠為輸入端，第四埠通過隔離端負載接地；第二埠接均值功率放大支路的輸入端；第三埠接峰值功率放大支路的輸入端；所述均值功率放大支路包括均值功率放大器；所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器；所述均值功率放大支路和所述峰值功率放大支路相接後通過阻抗變換網絡與第二負載相連；所述輸入電橋的隔離端負載為非匹配負載。本發明實施例還提供一種多路陶赫蒂Doherty電路和基站設備。採用本發明實施例，能夠簡單的實現對Doherty電路的優化，提高Doherty電路的線性和效率。
文檔編號H04W88/08GK102265506SQ201180000992
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者吳喬, 夏宏亮, 曾軍, 李松, 武勝波, 燕忌 申請人:華為技術有限公司