專利名稱：利用自適應(yīng)偏壓控制的多赫蒂放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大器電路；具體而言，本發(fā)明涉及利用自適應(yīng)偏壓控制以使效率最大化、同時(shí)在將其線性改善至期望水平的多赫蒂放大器。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域眾所周知的是，多赫蒂放大器是能夠進(jìn)行輸入和輸出阻抗匹配處理的高效放大器。多赫蒂放大器一般采用兩個(gè)放大器載波放大器和峰值放大器，并通過根據(jù)輸入信號(hào)的功率值將由峰值放大器提供的電流量改變成負(fù)載的方式控制載波放大器的負(fù)載線路阻抗。為了在寬輸入信號(hào)帶寬上獲得這種高效性能，多赫蒂放大器采用由四分之一波傳輸線(λ/4線)將載波放大器和峰值放大器相互并聯(lián)連接的技術(shù)。
前幾年采用多赫蒂放大器作為利用高功率低頻/中頻(LF/MF)電子管的廣播設(shè)備的調(diào)幅(AM)發(fā)射機(jī)。那時(shí)，為了將多赫蒂放大器應(yīng)用于固態(tài)高功率發(fā)射機(jī)，人們提出了各種建議。
在

圖1中，提供了利用常規(guī)多赫蒂放大器的信號(hào)放大器。
如圖1所示，信號(hào)放大器包括分路器1、傳輸線2、多赫蒂放大器3、第一負(fù)載線路4和第二負(fù)載線路5。多赫蒂放大器3具有載波放大器6和峰值放大器7。此外，負(fù)載放大器6包括輸入匹配電路8和晶體管9；峰值放大器7同樣包括輸入匹配電路8’和晶體管9’。
在常規(guī)的多赫蒂放大器中，輸入信號(hào)在分路器1被分成兩個(gè)信號(hào)并輸入到多赫蒂放大器3。把兩個(gè)信號(hào)之一提供給載波放大器6，另一個(gè)信號(hào)被具有特性阻抗Za的傳輸線2延遲、然后提供給峰值放大器7?？蓪?duì)信號(hào)的延遲進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得峰值放大器7的輸出相對(duì)于載波放大器6的輸出滯后90度。
無(wú)論輸入信號(hào)的功率值如何，都向載波放大器6和峰值放大器7各自的晶體管9和9’供給預(yù)定的基極偏壓。峰值放大器7由基極偏壓驅(qū)動(dòng)并根據(jù)輸入信號(hào)的功率值向第二負(fù)載線路5提供電流。隨著提供給第二負(fù)載線路5的電流量變化，調(diào)節(jié)連接載波放大器6的輸出端的第一負(fù)載線路4的阻抗，由此控制多赫蒂放大器3的效率。具有特性阻抗Zm和Zb的兩個(gè)四分之一波傳輸線路可用于分別連接到載波放大器6和峰值放大器7的各輸出端的第一和第二負(fù)載線路4和5。
然后，分別由第一負(fù)載線路4和峰值放大器7傳輸?shù)男盘?hào)在將通過第二負(fù)載線路5輸出的組合電路共用節(jié)點(diǎn)處合并。
這種結(jié)構(gòu)的多赫蒂放大器可以進(jìn)行阻抗的實(shí)部和虛部的匹配，使得放大器的輸出功率最大。
然而，雖然原有的多赫蒂放大器在保持相同水平的直線性的同時(shí)和AB級(jí)放大器相比獲得了更高的效率和更大的輸出功率，但是這對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)取得放大器的高容量和功能性所需的直線性方面的改善是不夠的。
本發(fā)明介紹了一種對(duì)于多赫蒂放大器的自適應(yīng)偏壓控制，以進(jìn)一步改善效率和線性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種多赫蒂放大器，該放大器用于檢測(cè)和變換輸入信號(hào)的包絡(luò)電壓，并用它來(lái)控制載波放大器和峰值放大器，使得在將其線性改善為期望水平的同時(shí)使它的效率最大化。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種放大器電路，包括用于分開輸入信號(hào)的耦合器；用于由輸入信號(hào)的一部分檢測(cè)包絡(luò)信號(hào)的包絡(luò)檢測(cè)器；用于進(jìn)行輸入信號(hào)的包絡(luò)成形的多個(gè)包絡(luò)成形電路；用于根據(jù)來(lái)自包絡(luò)成形電路的成形包絡(luò)信號(hào)放大輸入信號(hào)的其它部分的多赫蒂放大器，其中多赫蒂放大器包括輸入網(wǎng)絡(luò)、載波放大器、多個(gè)峰值放大器和輸出網(wǎng)絡(luò)。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的上述和其它目的和特點(diǎn)根據(jù)結(jié)合附圖的下述優(yōu)選實(shí)施例將更為明顯。
圖1表示現(xiàn)有的多赫蒂放大器；圖2描述了根據(jù)本發(fā)明利用自適應(yīng)偏壓控制的多赫蒂放大器。
圖3A提供了表示圖2的多赫蒂放大器的柵極和漏極偏壓控制的示意圖；圖3B提供了圖2的多赫蒂放大器的載波放大器的負(fù)載線路的變化示意圖；圖4A描述了圖2的多赫蒂放大器的特定輸入信號(hào)的包絡(luò)電壓示意圖。
圖4B描述了根據(jù)圖4A的包絡(luò)電壓自適應(yīng)控制的載波放大器的漏極電壓的形狀。
圖5列出了常規(guī)的AB級(jí)放大器和圖2的多赫蒂放大器的輸出效率的對(duì)照。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中利用自調(diào)節(jié)偏壓控制的超高頻多赫蒂放大器包括耦合器10、包絡(luò)檢測(cè)器20、第一包絡(luò)成形電路30、第二包絡(luò)成形電路40、輸入多赫蒂網(wǎng)絡(luò)50、載波放大器60、峰值放大器70、輸出多赫蒂網(wǎng)絡(luò)80和延遲線路90。
多赫蒂放大器的一部分輸入信號(hào)由耦合器10引出并提供到包絡(luò)檢測(cè)器20中。剩余的輸入信號(hào)通過延遲線路90提供給輸入多赫蒂網(wǎng)絡(luò)50。
包絡(luò)檢測(cè)器20檢測(cè)輸入信號(hào)的包絡(luò)電壓。包絡(luò)電壓被提供給第一包絡(luò)成形電路30和第二包絡(luò)成形電路40的每一個(gè)。
第一包絡(luò)成形電路30變換包絡(luò)電壓并將變換后的包絡(luò)電壓作為柵極偏壓施加給峰值放大器70，以控制峰值放大器70的柵極偏壓。
第二包絡(luò)成形電路40變換包絡(luò)電壓。然后，將VDC加到第二包絡(luò)成形電路40的輸出端，將添加后的結(jié)果施加到載波放大器60，作為漏極偏壓，以控制載波放大器60的漏極偏壓。將VDC設(shè)置為用于偏置載波放大器60的漏極的適當(dāng)電平的直流電壓。
載波放大器60在由電源直接提供的柵極偏壓和來(lái)自第二包絡(luò)成形電路40的漏極偏壓的控制下進(jìn)行工作，并放大由輸入多赫蒂網(wǎng)絡(luò)50提供的輸入信號(hào)，從而將放大信號(hào)提供給輸出多赫蒂網(wǎng)絡(luò)80。
峰值放大器70在由電源直接提供的漏極偏壓和來(lái)自第一包絡(luò)成形電路30的柵極偏壓的控制下進(jìn)行工作，并放大由輸入多赫蒂網(wǎng)絡(luò)50提供的輸入信號(hào)，從而將另一放大信號(hào)提供給輸出多赫蒂網(wǎng)絡(luò)80。
圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的多赫蒂放大器的柵極和漏極偏壓控制的方案。
當(dāng)由包絡(luò)檢測(cè)器20提供的輸入信號(hào)的包絡(luò)電壓低于C電平時(shí)，峰值放大器70處于“關(guān)閉”狀態(tài)，僅有載波放大器60進(jìn)行工作。在包絡(luò)電壓達(dá)到C電平之后，峰值放大器70緩慢地轉(zhuǎn)向“打開”狀態(tài)，當(dāng)包絡(luò)電壓達(dá)到D電平時(shí)，峰值放大器70的柵極偏壓等于載波放大器60的柵極偏壓。
在包絡(luò)電壓達(dá)到高于B值之后，將載波放大器60和峰值放大器70各自的漏極偏壓設(shè)定為在G值是一致的。在C值的輸出功率比在D值的輸出功率低約6dB。
由于在包絡(luò)電壓增加而超過C值時(shí)載波放大器60飽和，優(yōu)選將載波放大器60的漏極偏壓保持為低于C值，從而將其線性保持在所需水平。也就是說(shuō)，為了獲得高線性，需要高漏極電壓。
此外，由于峰值放大器70的柵極電壓是低于C值的方式，使得峰值放大器70關(guān)閉，因此僅有載波放大器60適合于在那個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行控制。換句話說(shuō)，在包絡(luò)電壓低于A值的同時(shí)，載波放大器60的漏極電壓保持在相對(duì)較低的電平(F值)。在包絡(luò)電壓增加而超過A值后，載波放大器60的漏極電壓在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)增加，當(dāng)包絡(luò)電壓達(dá)到B值時(shí)該漏極電壓為比較高的電平(G值)。
圖3B示出根據(jù)圖3A所示的多赫蒂控制方案的載波放大器負(fù)載線路的變化。當(dāng)包絡(luò)電壓增加而超過D值時(shí)，放大器利用與一般等級(jí)的AB放大器的負(fù)載線路阻抗相等的負(fù)載線路阻抗進(jìn)行工作。負(fù)載線路阻抗持續(xù)地增加直至包絡(luò)電壓達(dá)到C值，C值的負(fù)載線路阻抗變?yōu)镈值的負(fù)載線路阻抗的兩倍那樣大。同樣，通過把載波放大器60的漏極偏壓控制在A值和B值之間，負(fù)載線路平行移動(dòng)。
圖4A示出圖2的多赫蒂放大器的輸入信號(hào)的范例的包絡(luò)電壓，圖4B示出當(dāng)圖4A的包絡(luò)電壓被施加到圖2的多赫蒂放大器時(shí)、載波放大器60的漏極電壓。通過將圖4A與圖4B進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)輸入信號(hào)的包絡(luò)高時(shí)，載波放大器的漏極偏壓同時(shí)也變高。
圖5示出在圖3A的自適應(yīng)偏壓控制方案被施加到根據(jù)本發(fā)明的多赫蒂放大器的條件下的測(cè)試結(jié)果。通過對(duì)包絡(luò)電壓和偏壓在圖3A的A值至G值之中選擇工作點(diǎn)，能夠使線性和效率最大化。如圖5中所示，當(dāng)持續(xù)的波被施加到多赫蒂放大器和常規(guī)AB級(jí)放大器兩者時(shí)，多赫蒂放大器的功率添加效率(PAE)大于常規(guī)級(jí)AB放大器的功率添加效率。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可采用多個(gè)包絡(luò)成形電路來(lái)改善輸出效率。將包絡(luò)檢測(cè)器的輸出分開到多條路線中，在各路線中設(shè)置包絡(luò)成形電路和峰值放大器。將包絡(luò)檢測(cè)器的輸出提供給相應(yīng)的包絡(luò)成形電路并變換為適當(dāng)?shù)男盘?hào)形式。將各包絡(luò)成形電路的輸出信號(hào)施加到相應(yīng)的載波放大器和各峰值放大器，由此控制它們。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可將包絡(luò)成形電路的輸出提供給載波放大器和多個(gè)峰值放大器，其中包絡(luò)成形電路的輸出可用于控制各放大器的柵極或漏極電壓、或者峰值放大器的漏極電壓和載波放大器的柵極電壓。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)峰值放大器的每一個(gè)可并聯(lián)或串聯(lián)設(shè)置以分別形成一個(gè)多路放大器或一個(gè)多級(jí)放大器。在此實(shí)施例中，包絡(luò)成形電路可耦接到放大器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的多赫蒂放大器通過包絡(luò)信號(hào)的變換來(lái)控制載波放大器和峰值放大器的偏置電壓，以增加其輸出功率并由此同時(shí)獲得高線性和效率。
盡管參照優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下可以實(shí)現(xiàn)各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種多赫蒂放大器，包括一耦合器，用于分開輸入信號(hào)；一包絡(luò)檢測(cè)器，用于由輸入信號(hào)的一部分檢測(cè)包絡(luò)電壓；多個(gè)包絡(luò)成形電路，用于變換輸入信號(hào)的包絡(luò)電壓；以及多個(gè)放大器，用于在由包絡(luò)成形電路提供的變換后的包絡(luò)電壓的控制下放大該輸入信號(hào)的其它部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多赫蒂放大器，其中所述多個(gè)放大器之一用作載波放大器，其它放大器用作峰值放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多赫蒂放大器，其中所述多個(gè)包絡(luò)成形電路之一耦接到該載波放大器，其它包絡(luò)成形電路耦接到所述峰值電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的多赫蒂放大器，其中來(lái)自一個(gè)包絡(luò)成形電路的被變換包絡(luò)信號(hào)與VDC相加，并作為漏極偏壓信號(hào)被施加到該載波放大器，來(lái)自其余包絡(luò)成形電路的其它被成形包絡(luò)信號(hào)作為柵極偏壓信號(hào)被施加到多個(gè)峰值放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的多赫蒂放大器，其中來(lái)自一個(gè)包絡(luò)成形電路的成形包絡(luò)信號(hào)作為柵極偏壓信號(hào)被施加到載波放大器，來(lái)自其余的包絡(luò)成形電路的其它成形包絡(luò)信號(hào)與VDC相加，并作為漏極偏壓信號(hào)被施加到多個(gè)峰值放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的多赫蒂放大器，還包括輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，該輸入匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在該耦合器和所述放大器的輸入部分之間，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在放大器的輸出部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的多赫蒂放大器，其中輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括四分之一波變換器線路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的多赫蒂放大器，其中串聯(lián)連接的多個(gè)峰值放大器的每一個(gè)耦接到相應(yīng)的包絡(luò)成形電路，用于提供偏壓信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的多赫蒂放大器，其中并聯(lián)連接的多個(gè)峰值放大器的每一個(gè)耦接到相應(yīng)的包絡(luò)成形電路，用于提供偏壓信號(hào)。
10.一種利用自適應(yīng)偏壓控制的多赫蒂放大器，包括一耦合器，用于分開輸入信號(hào)；一延遲線路，用于傳輸該輸入信號(hào)的一部分；一包絡(luò)檢測(cè)器，用于由該輸入信號(hào)的其它部分檢測(cè)作為包絡(luò)信號(hào)的包絡(luò)電壓；第一包絡(luò)成形電路，用于變換來(lái)自該包絡(luò)檢測(cè)器的包絡(luò)信號(hào)，并將作為柵極控制偏壓的變換包絡(luò)信號(hào)施加到一相應(yīng)的放大器；第二包絡(luò)成形電路，用于變換來(lái)自該包絡(luò)檢測(cè)器的包絡(luò)信號(hào)，并將漏極控制偏壓施加到相應(yīng)的放大器，該漏極控制偏壓是變換后的包絡(luò)信號(hào)和VDC；一載波放大器，用于放大該輸入信號(hào)的其它部分，該載波放大器由來(lái)自第二包絡(luò)成形電路的漏極偏壓控制；一峰值放大器，用于放大該輸入信號(hào)的其它部分，該峰值放大器由來(lái)自第一包絡(luò)成形電路的柵極偏壓控制；一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置在該延遲線路、該載波放大器和該峰值放大器之間，用于輸入阻抗匹配；以及一輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，耦合到該載波放大器和該峰值放大器的輸出端，以便組合這些放大器的輸出。
全文摘要
一種利用自適應(yīng)偏壓控制的放大器電路，包括用于檢測(cè)來(lái)自耦合器的輸入信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)檢測(cè)器，用于變換來(lái)自包絡(luò)檢測(cè)器的包絡(luò)電壓的包絡(luò)成形電路。一個(gè)變換的包絡(luò)電壓被施加到峰值放大器的漏極偏壓，另一個(gè)被添加V
文檔編號(hào)H03F1/02GK1527478SQ20031012152
公開日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月8日
發(fā)明者金汎晚, 車正賢, 慎范宰, 金 晚 申請(qǐng)人:學(xué)校法人浦項(xiàng)工科大學(xué)校