技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思涉及一種多赫蒂(Doherty)功率放大器。

背景技術(shù)：

已經(jīng)產(chǎn)生對(duì)于具有高水平效率的功率放大器的需求，以便通過(guò)降低電池功率損耗實(shí)現(xiàn)電子裝置的長(zhǎng)期使用。為了滿足對(duì)于功率放大器的高水平效率的需求，Doherty功率放大器已被廣泛使用。

在這樣的Doherty功率放大器中，適當(dāng)?shù)叵蜉d波放大器和峰化放大器分配輸入信號(hào)以便獲得高水平效率可能是重要的。

在根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的Doherty功率放大器中，可使用λ/4線路向載波放大器和峰化放大器分配輸入信號(hào)。然而，在這種根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的Doherty功率放大器中，輸入信號(hào)的功率水平可被持續(xù)地、等同地分配到載波放大器和峰化放大器。因此，在峰化放大器不工作的情況下，可能無(wú)需將功率轉(zhuǎn)移到峰化放大器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)方面提供了一種多赫蒂功率放大器，所述多赫蒂功率放大器根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)的變化來(lái)改變所述輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)移到載波放大器和峰化放大器的功率級(jí)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)方面，一種多赫蒂功率放大器可包括：功率分配器，將輸入信號(hào)分解為第一分解信號(hào)和第二分解信號(hào)；載波放大器，放大所述第一分解信號(hào)；峰化放大器，放大所述第二分解信號(hào)，其中，所述功率分配器按照以下方式來(lái)分解所述輸入信號(hào)，所述方式為：所述第一分解信號(hào)與 所述第二分解信號(hào)的比值根據(jù)所述輸入信號(hào)的功率級(jí)而彼此不同。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個(gè)方面，一種多赫蒂功率放大器可包括：功率分配器，將輸入信號(hào)分解為第一分解信號(hào)和第二分解信號(hào)；載波放大器，放大所述第一分解信號(hào)；峰化放大器，放大所述第二分解信號(hào)；其中，所述多赫蒂功率放大器包括：第一變壓器，輸出所述第一分解信號(hào)，第二變壓器，輸出所述第二分解信號(hào)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明構(gòu)思的以上和其它方面、特征和其它優(yōu)勢(shì)將更清楚地被理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的Doherty功率放大器的框圖；

圖2是在圖1中示出的Doherty功率放大器的電路圖；

圖3是示出在圖1中示出的功率分配器的示例的電路圖；

圖4是示出在圖3中示出的晶體管的電阻值的曲線圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的在Doherty功率放大器中的載波放大路徑的函數(shù)和峰化放大路徑的函數(shù)的曲線圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖來(lái)如下描述本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例。

然而，本發(fā)明構(gòu)思可用許多不同形式舉例說(shuō)明并且不應(yīng)該被解釋為局限于在此闡述的特定實(shí)施例。更確切地，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將是徹底和完全的，并且將把本公開(kāi)的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

貫穿本說(shuō)明書，將理解的是，當(dāng)元件(諸如，層、區(qū)域或晶片(基片))被稱作“在另一元件上”、“連接到”、或者“結(jié)合到”另一元件時(shí)，該元件可以直接“在另一元件上”、“連接到”、或者“結(jié)合到”其它元件，或者可能存在介入其中間的其它元件。相反地，當(dāng)元件被稱作“直接在另一元件上”、“直接連接到”、或者“直接結(jié)合到”另一元件時(shí)，不存在介入其中間的元件或?qū)?。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意和全部組合。

將清楚的是，盡管在這里可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各種構(gòu)件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些構(gòu)件、組件、區(qū)域、層和/或部分 不應(yīng)該受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)只是用來(lái)將一個(gè)構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，在不脫離示例性實(shí)施例的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一構(gòu)件、第一組件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可被命名為第二構(gòu)件、第二組件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)諸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”等來(lái)描述如圖中所示的一個(gè)元件與另一元件的關(guān)系。將理解的是，除了在圖中描述的方位之外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)意在還包含裝置在使用或操作時(shí)的不同方位。例如，如果圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征“上方”或“上面”的元件隨后將被定位為在其它元件或特征“下方”或“下面”。因此，術(shù)語(yǔ)“上方”可以包含根據(jù)附圖的特定方向的上方和下方的兩種方位。所述裝置可以被另外定位(旋轉(zhuǎn)90度或者在其它方位)，并且可相應(yīng)地解釋這里使用的空間相對(duì)描述符。

這里使用的術(shù)語(yǔ)只是用于描述特定實(shí)施例，而不意圖限制本發(fā)明構(gòu)思。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該/所述”也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”時(shí)，說(shuō)明存在所述特征、整體、步驟、操作、構(gòu)件、元件和/或它們的組，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、構(gòu)件、元件和/或它們的組。

以下，將參照示出本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的示意圖來(lái)描述本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例。例如，在附圖中，由于制造技術(shù)和/或容差，示出的形狀的變型可被估計(jì)。因此，本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例不應(yīng)被解釋為受限于在此示出的特定形狀的區(qū)域，例如，以包括在制造上導(dǎo)致的形狀上的改變。下面的實(shí)施例還可由一個(gè)實(shí)施例或者其結(jié)合構(gòu)成。

下面描述的本發(fā)明構(gòu)思的內(nèi)容具有各種配置，且在此僅提供需求的配置，但不限于此。

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的Doherty功率放大器的框圖。

參照?qǐng)D1，Doherty功率放大器100可包括功率分配器110、載波放大器120和峰化放大器130。

功率分配器110可將輸入信號(hào)分解為第一分解信號(hào)DS1和第二分解信號(hào)DS2。

在示例性實(shí)施例中，功率分配器110可按照以下方式來(lái)分解輸入信號(hào)，所述方式為第一分解信號(hào)DS1與第二分解信號(hào)DS2的比值根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)而彼此不同。

在示例性實(shí)施例中，功率分配器110可使用多個(gè)變壓器來(lái)輸出第一分解信號(hào)DS1和第二分解信號(hào)DS2。

將參考圖2至圖3來(lái)進(jìn)一步地描述功率分配器110的各種示例。

第一分解信號(hào)DS1可被輸出到載波放大器120，且載波放大器120可放大第一分解信號(hào)DS1。

第二分解信號(hào)DS2可被輸出到峰化放大器130，且峰化放大器130可放大第二分解信號(hào)DS2。

從載波放大器120輸出的載波放大信號(hào)和從峰化放大器130輸出的峰化放大信號(hào)可由匹配電路等進(jìn)行后處理，以進(jìn)行輸出。然而，由于在載波放大器120和峰化放大器130的輸出端之后的配置可根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行不同的改進(jìn)，所以可能不特別受限于本發(fā)明構(gòu)思。

圖2是在圖1中示出的Doherty功率放大器的電路圖。

參照?qǐng)D2，Doherty功率放大器100可包括功率分配器110、載波放大器120和峰化放大器130。

根據(jù)示例性實(shí)施例，Doherty功率放大器100還可包括激勵(lì)放大器140。從激勵(lì)放大器140輸出的信號(hào)(在此，稱作“輸入信號(hào)”)可被輸入到功率分配器110。

功率分配器110可接收輸入信號(hào)，且可向載波放大器120或者向載波放大器120和峰化放大器130提供分解信號(hào)。

功率分配器110可按照以下方式分解輸入信號(hào)，所述方式為第一分解信號(hào)與第二分解信號(hào)的比值根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)而彼此不同。例如，根據(jù)輸入信號(hào)的大小，可僅通過(guò)載波放大路徑(路徑1)來(lái)執(zhí)行放大，或者，可通過(guò)載波放大路徑(路徑1)和峰化放大路徑(路徑2)兩者來(lái)執(zhí)行放大。

在示例性實(shí)施例，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)的大小小于閾值，功率分配器110可將輸入信號(hào)作為第一分解信號(hào)進(jìn)行輸出。也就是說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)小于閾值時(shí)，功率分配器110可向載波放大器120提供輸入信號(hào)。

在示例性實(shí)施例中，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)的大小等于或大于閾值時(shí)，功率分配器110可等同地將輸入信號(hào)分解為第一分解信號(hào)和第二分解信號(hào)。也 就是說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)等于或大于閾值時(shí)，功率分配器110可等同地將輸入信號(hào)分解為分解信號(hào)，并向載波放大器120和峰化放大器130提供分解信號(hào)。

在說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“等于或等同”不僅僅意味著多個(gè)數(shù)值彼此恰好完全相同的情況，而且可包括在多個(gè)數(shù)值中存在預(yù)定的小差異的情況。例如，甚至是在實(shí)際電路配置中由于誤差而產(chǎn)生差異的情況，或者由于在具有非常大的電阻值的路徑中存在電容器而產(chǎn)生影響等的情況，這樣的情況可以在術(shù)語(yǔ)“等于或等同”的范圍內(nèi)。

功率分配器110可包括變壓器。功率分配器110可使用變壓器輸出第一分解信號(hào)和第二分解信號(hào)。

在示例性實(shí)施例中，功率分配器110可包括輸出第一分解信號(hào)的第一變壓器111和輸出第二分解信號(hào)的第二變壓器112。

如在示例性實(shí)施例示出的，第一變壓器111可在初級(jí)側(cè)串聯(lián)連接到第二變壓器112。

在示例性實(shí)施例中，第一變壓器111可包括具有固定電容的第一諧振回路，且第二變壓器112可包括具有可變電容的第二諧振回路。如在示例性實(shí)施例中示出的，第一變壓器111可包括包含固定電容器C₁的諧振回路，且第二變壓器112可包括包含可變電容器C_V的諧振回路。

圖3是示出在圖1中示出的功率分配器的示例的電路圖，以下，將參照?qǐng)D3做出描述。

第一變壓器111可包括電容器C₁。

在第二變壓器112中，第一電容器C_V1、第二電容器C_V2和晶體管R_T1可提供可變電容。

第二變壓器112可包括次級(jí)線圈、第一電容器C_V1、第二電容器C_V2、晶體管R_T1，其中，第一電容器C_V1并聯(lián)連接到次級(jí)線圈，第二電容器C_V2的一端連接到第一電容器C_V1的一端，晶體管R_T1的一端連接到第二電容器C_V2的另一端且晶體管R_T1的另一端連接到第一電容器C_V1的另一端?？蓪?duì)晶體管R_T1的柵極端施加偏置電壓。

這里，第二變壓器112的第一電容器C_V1和第一變壓器111的電容器C₁可具有相同的電容。

晶體管R_T1可具有根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)變化的電阻值。圖4是示出在 圖3中示出的晶體管的電阻值的曲線圖，如在圖4中示出的，晶體管R_T1的電阻值可根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)來(lái)不同的形成。例如，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)低時(shí)，晶體管R_T1可具有17歐姆(Ω)，而當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)高時(shí)，晶體管R_T1可具有196歐姆。

參照?qǐng)D4，晶體管R_T1被示出為具有根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)的指數(shù)函數(shù)的形式的電阻值。然而，根據(jù)示例性實(shí)施例，可基于預(yù)定閾值按照晶體管R_T1具有第一電阻值或第二電阻值的方式來(lái)做出改變，例如，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)小于所述閾值時(shí)，晶體管R_T1可具有17歐姆(Ω)，而當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)等于或大于所述閾值時(shí)，晶體管R_T1可具有196歐姆。

下面的數(shù)學(xué)等式1是含義為晶體管的Y參數(shù)的虛部的公式。

[數(shù)學(xué)等式1]

$Imag\left(Yeq\right)={\mathrm{jwC}}_{V1}+\frac{{\mathrm{jwC}}_{V2}}{1+w^2{R}^2{C_{V2}}^2}$

在如上面描述的示例中，根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)的大小，晶體管R_T1的電阻值可從17歐姆變化到196歐姆。

如上面描述的，晶體管R_T1的電阻值可根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)進(jìn)行不同地改變。這種改變的原因是晶體管R_T1的工作區(qū)是根據(jù)輸入信號(hào)的功率級(jí)改變的。

也就是說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)低時(shí)，晶體管R_T1可一直導(dǎo)通在三極管區(qū)，而當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)高時(shí)，晶體管R_T1可反復(fù)工作以達(dá)到在截止區(qū)或飽和區(qū)的斷開(kāi)狀態(tài)。按照這種方式，晶體管R_T1的電阻值可被改變。

在電阻元件上的這種改變可改變Y參數(shù)的虛部。

通過(guò)示例的方式，當(dāng)電阻值小(諸如，17歐姆)時(shí)，可示出的是，所述Y參數(shù)分量受到第一電容器C_V1和第二電容器C_V2的總和值的影響。

通過(guò)另一示例的方式，當(dāng)電阻值大(諸如，196歐姆)時(shí)，由于第二電容器C_V2產(chǎn)生的對(duì)Y參數(shù)的影響可能可忽略地低，因此，Y參數(shù)僅受到第一電容器C_V1的電容的影響。

如上面描述的，電容的改變可能是允許的，且可影響次級(jí)側(cè)線圈(即，電感器)和諧振。也就是說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)增大時(shí)，可變電容值可能減小，從而諧振頻率的值逐漸地增大。相應(yīng)地，幾乎相等的功率級(jí)可被轉(zhuǎn)移到載波放大器120和峰化放大器130。

也就是說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)低時(shí)，第二變壓器112的電容可能具有第一電容器C_V1和第二電容器C_V2的總和值。此外，由于電容器連同電感器產(chǎn)生的諧振頻率可形成為在輸入信號(hào)的頻率之外的范圍。因此，功率的轉(zhuǎn)移可能不會(huì)在輸入信號(hào)的頻率下被執(zhí)行。這里，產(chǎn)生諧振頻率的情況意味著功率的轉(zhuǎn)移在相應(yīng)的諧振頻率下平穩(wěn)被執(zhí)行。因此，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)低時(shí)，因?yàn)榈诙儔浩?12的輸出不存在，所以峰化放大器130可不工作。

通過(guò)示例的方式，在輸入信號(hào)的頻率是1.85GHz、第二變壓器112的電感器的值是3nH、第一電容器C_V1的值是2.5pF且第二電容器C_V2的值是8pF的情況下，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)低時(shí)，3nH的電感和10.5pF的電容可能出現(xiàn)，從而導(dǎo)致諧振頻率為0.9GHz的出現(xiàn)，而當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)高時(shí)，3nH的電感和2.5pF的電容可能出現(xiàn)，從而導(dǎo)致諧振頻率為1.85GHz的出現(xiàn)。

下面的數(shù)學(xué)等式2是諧振頻率、電感器和電容器的值之間的相關(guān)性等式。

[數(shù)學(xué)等式2]

(頻率是諧振頻率(Hz))

當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)高時(shí)，第二變壓器112的電容可由第一電容器C_V1來(lái)確定，因此，第二變壓器112的諧振頻率可形成為與輸入信號(hào)的頻率相同。此外，當(dāng)?shù)诙儔浩?12的第一電容器C_V1和第一變壓器111的電容器C₁具有相同的電容時(shí)，第一變壓器111和第二變壓器112可具有相同的諧振回路，從而，輸入信號(hào)可被等同地分解且分解信號(hào)可被輸出。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的在Doherty功率放大器中的載波放大路徑(路徑1)的函數(shù)和峰化放大路徑(路徑2)的函數(shù)的曲線圖。

當(dāng)相等的功率級(jí)被轉(zhuǎn)移到載波放大路徑(路徑1)和峰化放大路徑(路徑2)時(shí)，示出了-3dB和-3dB的數(shù)值可被確認(rèn)。

另一方面，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)低、小于閾值時(shí)，可以確定的是，-2.34dB的值被轉(zhuǎn)移到載波放大路徑(路徑1)，且-13.74dB的值被轉(zhuǎn)移到峰化放大路徑(路徑2)。這樣做的原因是當(dāng)在與輸入信號(hào)的頻率不相同的頻帶中產(chǎn)生LC諧振頻率時(shí)，轉(zhuǎn)移到峰化放大路徑(路徑2)的功率可能受阻。

與此同時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)的功率級(jí)高、等于或大于所述閾值時(shí)，可以確定的是，-4.15dB的值被轉(zhuǎn)移到載波放大器路徑(路徑1)，且-4.67dB的值被轉(zhuǎn)移到峰化放大器路徑(路徑2)，幾乎相等的功率級(jí)被分配給兩條路徑。形 成低于上面描述的-3dB的數(shù)值的原因是在變壓器中發(fā)生了損耗。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，即使在輸入信號(hào)的功率級(jí)改變的情況下，可提供高水平的效率。

雖然上面已經(jīng)示出并描述了示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行修改和變型。