高效率線性功放技術的製作方法
2023-11-05 10:03:22
專利名稱：高效率線性功放技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信領域，具體涉及移動通信領域中GSM、WCDMA及第四代移動通信中的TD-LTE直放站放大模塊的一種高效率線性功放技術。
背景技術：
隨著移動通信的快速發展，移動通信用戶的高速增長及單用戶話務量的提高，通信設備的高線性指標一直是運營商和設備研究廠家追求的目標。但目前通信設備的效率普遍較低，一般都在10%以下，如何提高移動通信設備的高線性指標一直是運營商和設備研究廠家長期困擾的問題。射頻功率放大器被廣泛應用於各種無線通信發射設備中。信號覆蓋的強弱取決於信號的大小，在以往的設計方案中即便線性達到了，功率卻很難做大，電流也下不來。線性放大器在設備中的成本比例約佔1/3，如何做到高效率、低成本地解決放大器的線性化問題就顯得非常重要。高效率高線性度的放大器研究是一個熱門課題，目前國內生產WCDMA功率放大器的廠家都還以小功率為主，因為WCDMA功率放大器對線性度的要求更高。而用普通的回退法生產的WCDMA功率放大器符合指標的只能做到幾瓦，這個功率用在基站上是遠遠不夠的，只能用在一般的小型直放站上。特別是在第四代移動通信中，TD-LTE的數據量會比第三代的WCDMA更大，線性等技術指標要求會更高，傳統技術根本沒有辦法解決效率和線性問題。因此，必須使用高效率高線性技術來完成。傳統的直放站用多個大功率管平衡式合路，即使輸出功率能提高一些，整機效率仍然很低，線性問題也仍然得不到解決。使用多個大功率管和較大的散熱器，增加了設備的成本和功耗，同時帶來機箱電源也要提高一個等級，設備成本也進一步增加。設備長期工作在高溫狀態下，致使設備的穩定性又隨之降低。
發明內容
為了克服以上現有技術的缺點，本發明的任務是提供一種高效率線性功放技術， 它解決了傳統的直放站採用多個大功率管平衡式合路輸出功率小、整機效率低、線性差、體積大、成本高、設備長期在高溫下工作穩定性差的問題。本發明的技術解決方案如下
一種高效率線性功放的線路配置，它包括射頻輸入(RFin)、電橋(X)、補償線1 (CL1)、 補償線2 (CL2)、補償線3 (CL3)、匹配網絡1 (MN1)、匹配網絡2 (MN2)、匹配網絡3 (MN3)、 匹配網絡4 (MN4)、主放大器(MA)、輔助放大器(AA)、波長阻抗線(WIL)、波長阻抗變換器 (WIC)以及射頻輸出(RFout)；
其中，射頻輸入接電橋，電橋分別接匹配網絡1和補償線1，匹配網絡1接主放大器，主放大器另一端接匹配網絡2，匹配網絡2另一端接補償線2，補償線2另一端接波長阻抗線， 波長阻抗線另一端接波長阻抗變換器；補償線1另一端接匹配網絡3，匹配網絡3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網絡4，匹配網絡4另一端接補償線3，補償線3另一端接波長阻抗變換器，波長阻抗變換器另一端分別接波長阻抗線和射頻輸出。所述電橋為90°相移電橋。所述波長阻抗線為1/4波長阻抗線。所述波長阻抗變換器為1/4波長阻抗變換器。採用本發明的高效率線性功放技術，能夠顯著提高放大器的效率和線性，在小信號時只有主放大器工作，當信號增大到額定值時輔助放大器開始工作，並和主放大器共同完成放大信號合路輸出。同時，輔助放大器對主放大器的負載牽引可進一步提高效率，能夠實現比傳統的合路放大器提高效率20 %以上。輔助放大器是實現高效率線性的核心部分，根據實際需要的技術指標要求進行設計。輔助放大器的額定值是在精心計算後設計的，它滿足了實現高效率高線性的技術要求， 其主要設計特點如下
1、輔助放大器的柵極偏置電壓設計。該電壓決定輔助放大器的開啟門限，是理論上效率第一次達到最大的點。2、輸出端補償線設計。輔助放大器在截止時，其輸出端應該表現為開路，但實際上由主放大器通路看進去的阻抗為一個低阻抗，這就導致主放大器的輸出功率有一部分會洩漏到輔助放大器的支路上，這樣就會極大地惡化增益和效率。因此，需要在輔助放大器的輸出匹配電路後面加一段特徵阻抗的補償線。該補償線的作用是將輔助放大器在截止時的輸出阻抗變換為一個高阻抗，以阻止主放大器的輸出功率洩漏到該支路上。3、放大器的效率和線性設計。主放大器後面的90°四分之一波長線是阻抗變換， 目的是在輔助放大器工作時，起到主放大器阻抗減小的作用，保證輔助放大器工作的時候和後面的電路組成的有源負載阻抗變低，這樣，主放大器輸出電流就變大。由於主放大器後面有了四分之一波長線，為了使兩個放大器輸出同相，在輔助放大器前面設計90 °相移。高效率高線性技術是AB類與C類放大技術的結合，在提高效率的同時也保證了線性。
圖1是本發明的一種高效率線性功放的線路配置圖。附圖及文中標記
X 為電橋(Xinger)，CL 為補償線(Compensate Line), MN 為匹配網絡(Matching Network), MA 為主放大器(Main Amplifier), AA 為輔助放大器(Assistant Amplefier), WIL為波長阻抗線(Wavelengh Impedance Line)，WIC為波長阻抗變換器(Wavelengh Impedance Convertor), RFin 為射頻輸入，RFout 為射頻輸出。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。參看圖1，本發明提供了一種高效率線性功放的線路配置，它主要由射頻輸入 RFin、電橋X、補償線1 CL1、補償線2 CL2、補償線3 CL3、匹配網絡1 MN1、匹配網絡2 MN2、 匹配網絡3麗3、匹配網絡4 MN4、主放大器MA、輔助放大器AA、波長阻抗線WIL、波長阻抗變換器WIC以及射頻輸出RFout組成。射頻輸入接電橋，電橋為90°相移電橋，90°電橋分別接匹配網絡1和補償線1。 其中一路信號經匹配網絡1接主放大器，主放大器另一端接匹配網絡2，匹配網絡2另一端接補償線2，補償線2另一端接波長阻抗線，波長阻抗線另一端接波長阻抗變換器。該波長阻抗線為1/4波長阻抗線。該波長阻抗變換器為1/4波長阻抗變換器。其中另一路信號經補償線1另一端接匹配網絡3，匹配網絡3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網絡4，匹配網絡4另一端接補償線3，補償線3另一端接1/4 波長阻抗變換器，1/4波長阻抗變換器另一端分別接1/4波長阻抗線和射頻輸出。本發明的高效率線性功放的線路配置的工作原理如下
輸入射頻信號通過電橋將信號分為兩路，一路信號送到匹配網絡，將匹配後的信號送到主放大器，經主放大器放大後的信號送到匹配網絡，匹配後的信號送到補償線，經補償後的信號送到波長阻抗線；另一路信號送到補償線，補償後的信號送到匹配網絡，經匹配後的信號送到輔助放大器，放大後的信號送到匹配網絡，匹配後的信號送到補償線，補償後的信號送到波長阻抗變換器輸出射頻信號。綜上所述，採用本發明的高效率線性功放線路配置，能夠顯著提高放大器的效率和線性，在小信號時只有主放大器工作，當信號增大到額定值時輔助放大器開始工作，並和主放大器共同完成放大信號合路輸出。同時，輔助放大器對主放大器的負載牽引可進一步提高效率，能夠實現比傳統的合路放大器提高效率20%以上。當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明本發明，而並非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對上述實施例的變化、 變型等都將落在本發明權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種高效率線性功放的線路配置，其特徵在於它包括射頻輸入(RFin)、電橋(X)、 補償線1 (CL1)、補償線2 (CL2)、補償線3 (CL3)、匹配網絡1 (麗1)、匹配網絡2 (MN2)、匹配網絡3 (MN3)、匹配網絡4 (MN4)、主放大器(MA)、輔助放大器(AA)、波長阻抗線(WIL)J^ 長阻抗變換器(WIC)以及射頻輸出(RFout)；其中，射頻輸入接電橋，電橋分別接匹配網絡1和補償線1，匹配網絡1接主放大器，主放大器另一端接匹配網絡2，匹配網絡2另一端接補償線2，補償線2另一端接波長阻抗線， 波長阻抗線另一端接波長阻抗變換器；補償線1另一端接匹配網絡3，匹配網絡3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網絡4，匹配網絡4另一端接補償線3，補償線3另一端接波長阻抗變換器，波長阻抗變換器另一端分別接波長阻抗線和射頻輸出。
2.根據權利要求1所述的高效率線性功放的線路配置，所述電橋為90°相移電橋。
3.根據權利要求1所述的高效率線性功放的線路配置，所述波長阻抗線為1/4波長阻抗線。
4.根據權利要求1所述的高效率線性功放的線路配置，所述波長阻抗變換器為1/4波長阻抗變換器。
全文摘要
本發明涉及一種高效率線性功放的線路配置，其中，射頻輸入接電橋，電橋分別接匹配網絡1和補償線1，匹配網絡1接主放大器，再接匹配網絡2，匹配網絡2另一端接補償線2，補償線2另一端接波長阻抗線，再接波長阻抗變換器。補償線1另一端接匹配網絡3，再接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網絡4，再接補償線3，補償線3另一端接波長阻抗變換器，再分別接波長阻抗線和射頻輸出。本發明能夠顯著提高放大器的效率和線性，在小信號時只有主放大器工作，當信號增大到額定值時輔助放大器開始工作，並和主放大器共同完成放大信號合路輸出。同時，輔助放大器對主放大器的負載牽引可進一步提高效率，能夠實現比傳統的合路放大器提高效率20％以上。
文檔編號H03F1/06GK102427331SQ20111029926
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者蘭夥釵, 王飛, 趙雪芹, 陳振雲, 陳振濱, 黃燕華 申請人:上海東洲羅頓通信技術有限公司