本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種功率放大器。

背景技術(shù)：

目前，一些通訊設(shè)備，如4G小型基站的功率放大器，由于鄰信道抑制雖然不如公網(wǎng)要求高，但僅僅通過回退很難滿足要求，而且功耗要做到很小，另外若采用回退技術(shù)，產(chǎn)品的體積也比較龐大，不適合現(xiàn)在的小型化要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種功率放大器，以解決現(xiàn)有功率放大器體積較大和效率較低的問題。

本發(fā)明提供了一種功率放大器，包括：發(fā)射電路及接收電路，發(fā)射電路包括依次連接的射頻輸入連接器、第一級放大器、預(yù)失真電路、第二級放大器、第三級放大器、第四級放大器、耦合器、環(huán)行器及射頻輸出連接器，預(yù)失真電路包括模擬預(yù)失真芯片，用于對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬預(yù)失真處理，第四級放大器采用Doherty放大器，使用四分之一波長合成線輸出至耦合器，用于對通信信號的功率進(jìn)行放大。

進(jìn)一步的，還包括第一微帶線，第一微帶線設(shè)置在射頻輸入連接器與第一級放大器之間。

進(jìn)一步的，第一微帶線為50歐姆微帶線。

進(jìn)一步的，還包括第二微帶線，第二微帶線設(shè)置在環(huán)行器與射頻輸出連接器之間。

進(jìn)一步的，第二微帶線為50歐姆微帶線。

進(jìn)一步的，接收電路包括依次連接的接收輸出連接器、低噪聲放大器及大功率開關(guān)，大功率開關(guān)連接環(huán)行器。

進(jìn)一步的，還包括功分器，功分器設(shè)置在第三級放大器與第四級放大器之間，用于將第三級放大器的輸出分為至少兩個輸出，并分別輸入至Doherty放大器的輸入端。

進(jìn)一步的，Doherty放大器包括主放大器及至少一個輔助放大器、輸入網(wǎng)絡(luò)及輸出網(wǎng)絡(luò)，輸入網(wǎng)絡(luò)用于將Doherty放大器輸入與主放大器的輸入和至少一個輔助放大器的輸入相連接、輸出網(wǎng)絡(luò)用于將主放大器的輸出和至少一個輔助放大器的輸出連接到Doherty放大器輸出，輸出網(wǎng)絡(luò)包括至少一個在主放大器的輸出和Doherty放大器輸出之間的第一串聯(lián)移相元件、以及至少一個在輔助放大器的輸出和Doherty放大器輸出之間的第二串聯(lián)移相元件，輔助放大器和漏極放大器包括功率晶體管，其中向晶體管施加不同漏極偏置。

進(jìn)一步的，模擬預(yù)失真芯片包括一個電橋，多個二極管、多個匹配電路、一個控制電壓、兩個隔直電容、及多個偏置電阻；電橋一端為射頻輸入信號輸入接口，一端為射頻輸出信號輸出端口，另外兩端口電路對稱連接；一路通過匹配電路接地，另一路依次通過匹配電路、隔直電容、及至少一個偏置電阻連接到控制電壓；兩個隔直電容兩端分別通過至少一個二極管接地，二極管相對的兩個隔直電容對稱分布。

進(jìn)一步的，還包括衰減器，衰減器設(shè)置在耦合器及模擬預(yù)失真芯片之間，用于對來自耦合器的信號進(jìn)行衰減處理后，傳輸至模擬預(yù)失真芯片。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種新的功率放大器，其采用模擬預(yù)失真芯片滿足了鄰信道抑制的要求，并且有一定的富余量，而且提高功放線性度，臨道抑制比(ACPR)指標(biāo)很好，第四級放大器采用了Doherty的電路結(jié)構(gòu)，滿足效率的要求，使功率放大器效率高30％以上，即本發(fā)明采用模擬預(yù)失真芯片與Doherty電路結(jié)構(gòu)相結(jié)合，滿足了系統(tǒng)小型化的要求，這樣就可以解決現(xiàn)有功率放大器體積較大和效率較低的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實施例提供的功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第二實施例提供的模擬預(yù)失真芯片的電路連接圖；

圖4為本發(fā)明第二實施例提供的Doherty放大器的電路連接圖。

具體實施方式

現(xiàn)通過具體實施方式結(jié)合附圖的方式對本發(fā)明做輸出進(jìn)一步的詮釋說明。

第一實施例：

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖1可知，在本實施例中，本發(fā)明提供的功率放大器包括：發(fā)射電路及接收電路，發(fā)射電路包括依次連接的射頻輸入連接器11、第一級放大器12、預(yù)失真電路13、第二級放大器14、第三級放大器15、第四級放大器16、耦合器17、環(huán)行器18及射頻輸出連接器19，預(yù)失真電路包括模擬預(yù)失真芯片，用于對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬預(yù)失真處理，第四級放大器采用Doherty放大器，使用四分之一波長合成線輸出至耦合器，用于對通信信號的功率進(jìn)行放大。

在一些實施例中，上述實施例還包括第一微帶線，第一微帶線設(shè)置在射頻輸入連接器與第一級放大器之間。

在一些實施例中，上述實施例中的第一微帶線為50歐姆微帶線。

在一些實施例中，上述實施例還包括第二微帶線，第二微帶線設(shè)置在環(huán)行器與射頻輸出連接器之間。

在一些實施例中，上述實施例中的第二微帶線為50歐姆微帶線。

在一些實施例中，上述實施例中的接收電路包括依次連接的接收輸出連接器、低噪聲放大器及大功率開關(guān)，大功率開關(guān)連接環(huán)行器。

在一些實施例中，上述實施例還包括功分器，功分器設(shè)置在第三級放大器與第四級放大器之間，用于將第三級放大器的輸出分為至少兩個輸出，并分別輸入至Doherty放大器的輸入端。

在一些實施例中，如圖4所示，上述實施例中的Doherty放大器包括主放大器及至少一個輔助放大器、輸入網(wǎng)絡(luò)及輸出網(wǎng)絡(luò)，輸入網(wǎng)絡(luò)用于將Doherty放大器輸入與主放大器的輸入和至少一個輔助放大器的輸入相連接、輸出網(wǎng)絡(luò)用于將主放大器的輸出和至少一個輔助放大器的輸出連接到Doherty放大器輸出，輸出網(wǎng)絡(luò)包括至少一個在主放大器的輸出和Doherty放大器輸出之間的第一串聯(lián)移相元件、以及至少一個在輔助放大器的輸出和Doherty放大器輸出之間的第二串聯(lián)移相元件，輔助放大器和漏極放大器包括功率晶體管，其中向晶體管施加不同漏極偏置。在實際應(yīng)用中，輔助放大器可以是峰值放大器。

在一些實施例中，如圖3所示，上述實施例中的模擬預(yù)失真芯片包括一個電橋，多個二極管、多個匹配電路、一個控制電壓、兩個隔直電容、及多個偏置電阻；電橋一端為射頻輸入信號輸入接口，一端為射頻輸出信號輸出端口，另外兩端口電路對稱連接；一路通過匹配電路接地，另一路依次通過匹配電路、隔直電容、及至少一個偏置電阻連接到控制電壓；兩個隔直電容兩端分別通過至少一個二極管接地，二極管相對的兩個隔直電容對稱分布。

在一些實施例中，上述實施例還包括衰減器，衰減器設(shè)置在耦合器及模擬預(yù)失真芯片之間，用于對來自耦合器的信號進(jìn)行衰減處理后，傳輸至模擬預(yù)失真芯片。

在一些實施例中，本發(fā)明還提供了一種設(shè)備，如基站等，其包括并使用本發(fā)明提供的功率放大器。

現(xiàn)結(jié)合具體應(yīng)用場景對本發(fā)明做進(jìn)一步的詮釋說明。

第二實施例：

4G小型基站的功率放大器，由于鄰信道抑制雖然不如公網(wǎng)要求高，但僅僅通過回退很難滿足要求，而且功耗要做到很小，另外若采用回退技術(shù)，產(chǎn)品的體積也比較龐大，不適合現(xiàn)在的小型化要求，因此對于功率放大器來說，采取適當(dāng)?shù)木€性化技術(shù)，選取合適的各級放大管，將是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。但如果采用數(shù)字預(yù)失真會使整個系統(tǒng)變得復(fù)雜，成本也高，因此選擇的功率放大器既要做到滿足鄰信道抑制的設(shè)計要求，又要做到低功耗的要求以及體積小型化的要求，選擇合適的各級管子，采用合適的線性化技術(shù)，并且做好二者之間的有效配合將是一個艱難的設(shè)計開發(fā)工作過程。

本實施例提供一種功率放大器，尤其是一種用于4G TD-LTE基站系統(tǒng)中的功率放大器。如圖2所示：發(fā)射部分包括：輸入端采用通用的射頻連接器，再通過微帶線與第一級放大器連接，再與模擬預(yù)失真芯片連接，再與第二級放大器和第三級放大器連接后，然后與功分器相連接，與第四級放大器相連接，再與Doherty四分之一波長合成線相連接，與一個耦合器連接后，再與大功率環(huán)行器連接，與微帶線連接，最后通過射頻連接器接頭輸出；接收部分包括：輸入端從發(fā)射部分射頻輸出連接器，通過大功率環(huán)行器用微帶線與大功率開關(guān)相連接，再與低噪聲放大器相連接，再與帶通濾波器相連接，最后由射頻連接器輸出。

本實施例滿足了4G TD-LTE的小型基站的技術(shù)條件要求，整個模塊效率高達(dá)30％以上。它除了能夠滿足鄰信道抑制比和功耗小的設(shè)計要求，其他技術(shù)指標(biāo)也很好，同時體積小，易于整機(jī)設(shè)計。

具體的，本實施例的方案是：輸入端通過50歐姆微帶線與第一級放大器G1連接，再與模擬預(yù)失真芯片連接，再與第二級放大器G2連接，再第三級放大器G3連接，然后與功分器連接，與第四級放大器G4相連接，再與Doherty的四分之一波長合成線相連接，與一個耦合器連接后，再與大功率環(huán)行器連接，與50歐姆微帶線連接，最后通過輸出接頭輸出。

通過采用模擬預(yù)失真芯片滿足了鄰信道抑制的要求并且有一定的富余量，而且提高功放線性度，臨道抑制比(ACPR)指標(biāo)很好，ACPR值為：-50dBcc@±20MHz，-55dBc@±40MHz。第四級放大器G4采用了doherty的電路結(jié)構(gòu)，滿足效率的要求，使功率放大器效率高30％以上。采用模擬預(yù)失真芯片與doherty電路結(jié)構(gòu)相結(jié)合，滿足了系統(tǒng)小型化的要求。

在實際應(yīng)用中，G1，G2，G3，G4的選擇需要根據(jù)不同的功率、增益以及所需工作頻率進(jìn)行配置。通過此實施方式功率放大器在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，頻率范圍可以做到225MHz～3800MHz。功率范圍最大可以做到50W。

具體的，如圖3所示，本發(fā)明提供的模擬預(yù)失真芯片包括：一個電橋，多個二極管、多個匹配電路、一個控制電壓、兩個隔直電容、及多個偏置電阻。本實施例中的匹配電路采用微帶線，也可以采用電阻匹配，電橋為3dB定向藕合電橋，二極管采用肖特基二極管。

3dB定向禍合電橋一端為射頻輸入信號輸入接口，一端為射頻輸出信號輸出端口，另外兩端口電路對稱連接兩條支路:一路通過匹配電路1(匹配電路2)接地，另一路依次通過匹配電路3(匹配電路4),隔直電容C1(隔直電容C2)、及偏置電阻R1(偏置電阻R2)連接到控制電壓VCCo

另外隔直電容Cl,C2兩端均通過至少一個二極管與地連接。二極管相對隔直電容C1.C2的分布應(yīng)該是對稱的。

如圖3中所示，隔直電容C1的近電橋端連接二極管Dl,D3的正極，遠(yuǎn)電橋端連接二極管D2.D4的正極，且二極管Dl,D2,D3.D4的負(fù)極均接地。與此對稱，隔直電容C2通過二極管D5,D6,D7.D8與地連接。

二極管的伏安特性曲線是一條類似于指數(shù)增長的曲線，隨著輸入電壓的增大，輸出電流會成指數(shù)上升，達(dá)到一定的值后，就進(jìn)入飽和狀態(tài)。模擬預(yù)失真器電路中，電源VCC提供二極管偏置電壓，兩個電阻R1,R2是偏置電阻，兩個電容C1,C2起到隔直的作用。輸入射頻信號經(jīng)過二極管后呈現(xiàn)了二極管的非線性特性，再輸入到功率放大器，對放大器進(jìn)行反失真，以達(dá)到線性化的目的。二極管可以等效地看作是電阻R與電容C并聯(lián)。隨著射頻輸入信號的加入，由于二極管具有檢波特性，會產(chǎn)生檢波電流，等效電阻將隨著射頻信號的增大而增大，Vd的值會隨著檢波電流的增大而減小，也就是隨著射頻輸入信號的增大而減小。交流電阻R的值與Vd是成反比的。R增大會給預(yù)失真發(fā)生器帶來幅度上的增益和相位上的提前。VCC是給二極管提供偏置電壓的電壓源，通過以上的理論分析可知，我們可以利用二極管的檢波效應(yīng)和VCC來改變R值的大小以改變射頻輸入信號的幅度和相位。

具體模擬預(yù)失真的方法如下:首先射頻輸入信號由輸入端口進(jìn)入電橋；根據(jù)射頻輸入信號自動調(diào)節(jié)模擬預(yù)失真電路的工作狀態(tài)，利用功率放大器在不同射頻信號下的線性狀態(tài)，本發(fā)明的模擬預(yù)失真電路可以具有不同的工作狀態(tài)來適應(yīng)功率放大器。

當(dāng)功率放大器在輸入的射頻信號為小信號時，其線性很好，幾乎沒有什么失真，此時模擬預(yù)失真電路可以在輸入的射頻信號為小信號時，處于線形工作狀態(tài)，并經(jīng)過判斷不需要進(jìn)行預(yù)失真處理，結(jié)束處理，輸出射頻輸出信號。

當(dāng)功率放大器在輸入的射頻信號為大信號時，會產(chǎn)生失真，此時模擬預(yù)失真電路可以在輸入的射頻信號為大信號時，處于非線性工作狀態(tài)。

再通過調(diào)節(jié)控制電壓vcC和匹配電路，調(diào)整模擬預(yù)失真電路的射頻輸出信號的幅度和相位，使幅度和相位都產(chǎn)生預(yù)失真，從而在輸出的射頻輸出信號中預(yù)先產(chǎn)生一個與功率放大器輸出非線性失真分量幅度相等、相位相反的預(yù)失真分量，以補(bǔ)償功率放大器部分所產(chǎn)生的非線性失真。

預(yù)失真電路的輸出功率電平可以隨功率放大器的輸出功率電平而調(diào)整，通過改善功率放大器的非線性可以提高功率放大器的性能指標(biāo)，典型值是雙音信號可以改善IM3 15-20dB,WCDMA信號可以改善ACPR 5---lOdB0電壓偏置電路利用二極管的高低溫特性及負(fù)溫度系數(shù)電阻的補(bǔ)償特性可以對溫度進(jìn)行補(bǔ)償，使此預(yù)失真電路能夠在40-80℃的環(huán)境溫度范圍內(nèi)保證整機(jī)功率放大器的指標(biāo)基本不變。

如圖4所示，本發(fā)明提供的Doherty放大器包括：對稱的主放大器和輔助放大器(即，相同功率)，但是向主級和峰化級的功率晶體管施加不同的漏極電壓。阻抗變換器(輸出網(wǎng)絡(luò))包括:至少一個第一串聯(lián)移相元件，在主放大器的輸出和Doherty放大器輸出之間；以及至少一個第二串聯(lián)移相元件，在輔助放大器的輸出和Doherty放大器輸出之間。這提供了一種寬帶組合器。這種寬帶組合器和不同漏極驅(qū)動電平的組合提供了一種提高的效率和帶寬的組合。

綜上可知，通過本發(fā)明的實施，至少存在以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種新的功率放大器，其采用模擬預(yù)失真芯片滿足了鄰信道抑制的要求，并且有一定的富余量，而且提高功放線性度，臨道抑制比(ACPR)指標(biāo)很好，第四級放大器采用了Doherty的電路結(jié)構(gòu)，滿足效率的要求，使功率放大器效率高30％以上，即本發(fā)明采用模擬預(yù)失真芯片與Doherty電路結(jié)構(gòu)相結(jié)合，滿足了系統(tǒng)小型化的要求，這樣就可以解決現(xiàn)有功率放大器體積較大的問題。

以上僅是本發(fā)明的具體實施方式而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施方式所做的任意簡單修改、等同變化、結(jié)合或修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。