專利名稱：一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于基站功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有雙載波放大器的Doherty高 效率放大器。
背景技術(shù)：
射頻功率放大器是3G基站系統(tǒng)(第三代移動(dòng)通信基站系統(tǒng))的關(guān)鍵部件。目前用于3G 基站系統(tǒng)的功率放大器正向高功率、高效率、高線性和低成本方向發(fā)展。對(duì)高效率功放而言 效率是永恒的主題，同時(shí)成本因素也是功率放大器設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素，如何做到既 能滿足高效率、高線性的要求，又能做到低成本是基站射頻功率放大器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)挑戰(zhàn)。 要做到這一點(diǎn)必須利用高效率技術(shù)，目前Doherty高效率技術(shù)的使用上傳統(tǒng)的兩路平衡式 Doherty合路技術(shù)提高效率的余量有限一般只能達(dá)到30%以上，通過(guò)對(duì)Doherty合路技術(shù)的改 進(jìn)，如何進(jìn)一歩提高末級(jí)放大器的效率是高效率放大器設(shè)計(jì)上值得關(guān)注的議題。
同時(shí)在進(jìn)行高效率功放設(shè)計(jì)時(shí)，采用2管或4管合路的設(shè)計(jì)方式比較多，即都是采用雙 路平衡合路。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效率、成本低的有雙載波放大器的Doherty高效率放 大器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種有雙載波放大器的Doherty高效率 放大器，其特征是它包括雙載波放大器、3dB耦合器、吸收負(fù)載、第二微帶線、第三末級(jí)放 大器、第七微帶線、第十三微帶線；3dB耦合器的輸入端接驅(qū)動(dòng)級(jí)放大電路的輸出端(3dB耦 合器的輸入端為Doherty高效率放大器的輸入端)，3dB耦合器的隔離端接吸收負(fù)載，3dB耦 合器的-90°輸出端接第二微帶線的輸入端；雙載波放大器的輸入端與3dB耦合器的0。輸出 端相連；第二微帶線的輸出端接第三末級(jí)放大器的輸入端，第三末級(jí)放大器的輸出端接第七 微帶線的輸入端，第七微帶線的輸出端與雙載波放大器的輸出端相連后接第十三微帶線的輸 入端，第十三微帶線的輸出端輸出經(jīng)過(guò)放大之后的射頻信號(hào)。
本實(shí)用新型為了滿足高效率對(duì)Doherty合路技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，傳統(tǒng)的Doherty合路技術(shù) 是一個(gè)載波放大器和一個(gè)峰值放大器進(jìn)行合路，本實(shí)用新型中的改進(jìn)型Doherty技術(shù)中將包 括一個(gè)峰值放大器、兩個(gè)載波放器，三個(gè)放大器中的第一、二末級(jí)放大器的出功率相同，其 輸出功率之和等于第三末級(jí)放大器的輸出功率。先由兩個(gè)工作在AB類的載波放大器構(gòu)成一個(gè) 雙載波放大器，然后由雙載波放大器和一個(gè)峰值放大器一起構(gòu)成一個(gè)Doherty合路放大器。 這樣設(shè)計(jì)的有益效果是使得Doherty高效率放大器的工作效率達(dá)到40%以上；該Doherty高 效率放大器用在85W多載波功率放大器上可使得整機(jī)效率可達(dá)到35%以上。在功放輸出平均 功率85W (4載波波)的情況下，通過(guò)配合外加的DPD (數(shù)字預(yù)失真)補(bǔ)償電路，功放的整機(jī)線性性能為ACPR: 750KHZ < -60dBc， 1. 98MHZ < -65dBc，且4MHZ、 6. 4MHZ、 16MHZ處的雜 散<-36dBm，功放的整機(jī)效率大于35%。并且已經(jīng)通過(guò)高低溫實(shí)驗(yàn)和可靠性實(shí)驗(yàn)—，功放電路 工作可靠、穩(wěn)定，可廣泛應(yīng)用于3G基站功放。
本實(shí)用新型的有益果是既滿足了高效率的要求(整機(jī)工作效率高達(dá)35%以上)，又能做 到成本較低；同時(shí)又能保證功放工作可靠、穩(wěn)定。

圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖2是本實(shí)用新型應(yīng)用的電路原理框圖中1- 3dB耦合器，2-吸收負(fù)載，3-第一微帶線，4-第二微帶線，5-第三微帶線， 6-第四微帶線，7-第五微帶線，8-第一隔離電阻，9-第六微帶線，10-第一末級(jí)放大器，11-第二末級(jí)放大器，12-第三末級(jí)放大器，13-第七微帶線，14-第八微帶線，15-第二隔離電阻， 16-第九微帶線，17-第十微帶線，18-第十一微帶線，19-第十二微帶線，20-第十三微帶線； 21-輸出隔離器，22-溫補(bǔ)衰減器，23-第一級(jí)放大器，24-3dBII型衰減器，25-第二級(jí)放大器， 26-第三級(jí)放大器，27-5. 6V轉(zhuǎn)5V電路、溫度傳感器電路；Pl為輸入射頻連接器，P2為輸出 射頻連接器，P3為前向輸出功率耦合口， P4為反向功率耦合輸出口； Dl-溫度上報(bào)、功放開(kāi) 關(guān)控制接口， D2-30V、 5. 6V供電接口。
具體實(shí)施方式

如圖1所示， 一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，它包括雙載波放大器、3dB 耦合器l、吸收負(fù)載2、第二微帶線4、第三末級(jí)放大器12、第七微帶線13、第十三微帶線 20; 3dB耦合器1的輸入端接驅(qū)動(dòng)級(jí)放大電路的輸出端[3dB耦合器1的輸入端為Doherty高 效率放大器(或稱末級(jí)三路放大器)的輸入端]，3dB耦合器1的隔離端接吸收負(fù)載2， 3dB 耦合器1的-90°輸出端接第二微帶線4的輸入端；雙載波放大器的輸入端與3dB耦合器1的 0°輸出端相連；第二微帶線4的輸出端接第三末級(jí)放大器12的輸入端，第三末級(jí)放大器12 的輸出端接第七微帶線13的輸入端，第七微帶線13的輸出端與雙載波放大器的輸出端相連 后接第十三微帶線20的輸入端，第十三微帶線20的輸出端輸出經(jīng)過(guò)放大之后的射頻信號(hào)。
所述的雙載波放大器包括第一微帶線3、第三微帶線5、第四微帶線6、第五微帶線7、 第一隔離電阻8、第六微帶線9、第一末級(jí)放大器IO、第二末級(jí)放大器ll、第八微帶線14、 第二隔離電阻15、第九微帶線16、第十微帶線17、第十一微帶線18、第十二微帶線19;第 一微帶線3的輸入端接3dB耦合器1的0°輸出端，第一微帶線3的輸出端分別接第三微帶 線5、第四微帶線6的輸入端，第三微帶線5的輸出端分別接第五微帶線7的輸入端、第一 隔離電阻8的一端，第四微帶線6的輸出端分別接第六微帶線9的輸入端、第一隔離電阻8 的另一端，第五微帶線7的輸出端接第一末級(jí)放大器10的輸入端，第一末級(jí)放大器10的輸 出端接第八微帶線14的輸入端；第六微帶線9的輸出端接第二末級(jí)放大器11的輸入端，第 二末級(jí)放大器11的輸出端接第九微帶線16的輸入端；第八微帶線14的輸出端分別接第十微 帶線17的輸入端、第二隔離電阻15的一端，第九微帶線16的輸出端接第十一微帶線18的 輸入端、第二隔離電阻15的另一端，第十微帶線17的輸出端、第十一微帶線18的輸出端相連接后接到第十二微帶線19的輸入端，第十二微帶線19的輸出端(作為雙載波放大器的輸 出端)與第七微帶線13的輸出端相連接。
3dB耦合器1是選用普通的(0° 、 -90° ) 3dB耦合器，其額定功率值根據(jù)輸入功率決定。
吸收負(fù)載2為50歐姆負(fù)載電阻，第一隔離電阻8、第二隔離電阻15都是100歐姆電阻， 其額定功率參數(shù)根據(jù)合路的輸入/輸出功率而定。
第一微帶線3、第二微帶線4、第五微帶線7、第六微帶線9、第七微帶線13、第八微帶 線14、第九微帶線16的寬度相同、且阻抗都是50歐，具體的寬度值由PCB板材的介電常數(shù) 和本末級(jí)放大器所工作的頻段而定。
第三微帶線5、第四微帶線6的寬度相同，且阻抗都是75歐姆，具體的寬度由PCB板材 的介電常數(shù)和本末級(jí)放大器所工作的頻段而定，其長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)。
第十微帶線17、第十一微帶線18的寬度相同、且阻抗都是50歐，具體的寬度值由PCB 板材的介電常數(shù)和本末級(jí)放大器所工作的頻段而定，其長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)。
第十二微帶線19、第十三微帶線20的阻抗都是35歐姆，其實(shí)現(xiàn)方式有兩種， 一種是通 過(guò)一定長(zhǎng)度和寬度的微帶線直接得出，另一種方式是通過(guò)在50歐姆微帶線上加電容進(jìn)行匹配 調(diào)節(jié)到35歐姆。
各微帶線的長(zhǎng)度滿足以下的公式要求第二微帶線4相位延時(shí)+第七微帶線13相位延時(shí) -90° =第一微帶線3相位延時(shí)+第五微帶線7相位延時(shí)+第八微帶線14相位延時(shí)+第十二微帶 線19的相位延時(shí)；同時(shí)第五微帶線7、第六微帶線9的長(zhǎng)度相等，第八微帶線14、第九微帶 線16的長(zhǎng)度相等。
第三末級(jí)放大器12工作在C類作為末級(jí)的峰值放大器，第一末級(jí)放大器10、第二末級(jí) 放大器11工作在AB類作為載波放大器，然后第三末級(jí)放大器12和雙載波放大器構(gòu)成一個(gè) Doherty合路放大器。
本實(shí)用新型的工作方式是輸入到該電路的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)3dB耦合器將射頻信號(hào)分成兩 路，其中0°相位輸出端的信號(hào)幅度為輸入信號(hào)的1/2, -90°相位輸出端的信號(hào)幅度為輸入 信號(hào)的1/2。 -90°相位輸出端信號(hào)經(jīng)過(guò)第三末級(jí)放大器進(jìn)行放大；另一路0°相位輸出信號(hào) 經(jīng)過(guò)一個(gè)威爾金森功分器分成幅度和相位相等的兩路信號(hào)，這兩路信號(hào)分別被第一末級(jí)放大 器10和第二末級(jí)放大器11進(jìn)行放大，然后由一個(gè)威爾金森合路器進(jìn)行合路，威爾金森合路 之后的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)相位變換后和第一末級(jí)放大器進(jìn)行合路。這其中第三末級(jí)放大器12和雙 載波放大器構(gòu)成一個(gè)Doherty合路，第三末級(jí)放大器12工作在C類作為峰值放大器，雙載波 放大器作為載波放大器，雙載波放大器中的第一末級(jí)放大器10、第二末級(jí)放大器11都工作 在AB類作為載波放大器。本電路的特點(diǎn)是由兩個(gè)工作在AB類的載波放大器構(gòu)成一個(gè)雙載波 放大器，使得功放的效率在原來(lái)單峰值放大器的基礎(chǔ)上有了進(jìn)一歩的提高。
本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于3G基站系統(tǒng)中多載波功率放大器上，下面舉1個(gè)應(yīng)用于 CDMA2000基站系統(tǒng)85W高效率、多載波功率放大器上的實(shí)例。
應(yīng)用實(shí)例為CDMA2000基站用4載波、輸出功率120W、工作頻段869 894MHz的高效 率功放，原理框圖見(jiàn)圖2。該放大器包括輸入射頻連接器P1，驅(qū)動(dòng)級(jí)放大電路，Doherty高效率放大器(或稱末 級(jí)三路放大器)，5.6V轉(zhuǎn)5V電路、溫度傳感器電路27，輸出隔離器21，輸出射頻接連接器 P2，溫度上報(bào)、功放開(kāi)關(guān)控制接口D1， 30V、 5. 6V供電接口D2。
其中驅(qū)動(dòng)級(jí)放大電路包括溫補(bǔ)衰減器22，第一級(jí)放大器23， 3dBn型衰減器24，第二 級(jí)放大器25，第三級(jí)放大器26。輸入射頻連接器P1連接溫補(bǔ)衰減器22的輸入端，溫補(bǔ)衰減 器22的輸出端連接第一級(jí)放大器23的輸入端，第一級(jí)放大器23的輸出端連接3dBn型衰減 器24的輸入端，3dBn型衰減器24的輸出端連接第二級(jí)放大器25的輸入端，第二級(jí)放大器 25的輸出端連接第三級(jí)放大器26的輸入端，第三級(jí)放大器26的輸出端連接Doherty高效率 放大器中5dB耦合器1的輸入端。Doherty高效率放大器的輸出接輸出隔離器21的輸入端， 輸出隔離器21的輸出端接輸出射頻連接器P2。輸出功率通過(guò)前向耦合電路耦合一部分到前 向輸出功率耦合口P3，輸出隔離器的反射端口接反向功率耦合輸出口 P4。輸入到功放的30V 電源通過(guò)30V、 5. 6V供電接口連接到功放，5. 6V轉(zhuǎn)換電路將輸入5. 6V電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓給 驅(qū)動(dòng)級(jí)放大電路和Doherty高效率放大器供電，功放開(kāi)關(guān)控制信號(hào)通過(guò)控制5. 6V轉(zhuǎn)5V電壓 轉(zhuǎn)換器來(lái)控制5V電壓的輸出，當(dāng)使能信號(hào)為高電平時(shí)沒(méi)有5V輸出，當(dāng)使能信號(hào)為低電平或 懸空時(shí)正常輸出5V，溫度傳感器通過(guò)IIC接口將溫度值上報(bào)到系統(tǒng)。
其中溫補(bǔ)衰減器22選用的是韓國(guó)Yokohama Denshi Seiko. CoUd公司的PXV1220S-4dBN2， 第一級(jí)放大器23的放大管選用的是RFMD公司的RF3315,第二級(jí)放大器25的放大管選用的 是RFMD公司的RF3315，第三級(jí)放大器26的放大管選用的是Freescale公司的MRFE6S9060NR1 ， 第一末級(jí)放大器10、第二末級(jí)放大器11、第三末級(jí)放大器12所選用的放大管相同都是 Freescale公司的MRFE6S9125NR1或MRFE6S9125NBR1; 3dB耦合器選用的是ANAREN公司的 XC0900A-3S;輸出功率耦合電路采用的是微帶線耦合，輸出隔離器21選用的是上海達(dá)信公司 的M86994A30RBZW。
權(quán)利要求1.一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，其特征是它包括雙載波放大器、3dB耦合器(1)、吸收負(fù)載(2)、第二微帶線(4)、第三末級(jí)放大器(12)、第七微帶線(13)、第十三微帶線(20)；3dB耦合器(1)的輸入端接驅(qū)動(dòng)級(jí)放大電路的輸出端，3dB耦合器(1)的隔離端接吸收負(fù)載(2)，3dB耦合器(1)的-90°輸出端接第二微帶線(4)的輸入端；雙載波放大器的輸入端與3dB耦合器(1)的0°輸出端相連；第二微帶線(4)的輸出端接第三末級(jí)放大器(12)的輸入端，第三末級(jí)放大器(12)的輸出端接第七微帶線(13)的輸入端，第七微帶線(13)的輸出端與雙載波放大器的輸出端相連后接第十三微帶線(20)的輸入端，第十三微帶線(20)的輸出端輸出經(jīng)過(guò)放大之后的射頻信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，其特征是所 述的雙載波放大器包括第一微帶線(3)、第三微帶線(5)、第四微帶線(6)、第五微帶線(7)、 第一隔離電阻(8)、第六微帶線(9)、第一末級(jí)放大器(IO)、第二末級(jí)放大器(ll)、第八微帶 線(14)、第二隔離電阻(15)、第九微帶線(16)、第十微帶線(17)、第十一微帶線(18)、第十 二微帶線(19);第一微帶線(3)的輸入端接3dB耦合器(l)的(T輸出端，第一微帶線(3)的輸 出端分別接第三微帶線(5)、第四微帶線(6)的輸入端，第三微帶線(5)的輸出端分別接第五微 帶線(7)的輸入端、第一隔離電阻(8)的一端，第四微帶線(6)的輸出端分別接第六微帶線(9) 的輸入端、第一隔離電阻(8)的另一端，第五微帶線(7)的輸出端接第一末級(jí)放大器(10)的輸 入端，第一末級(jí)放大器(10)的輸出端接第八微帶線(14)的輸入端；第六微帶線(9)的輸出端接 第二末級(jí)放大器(ll)的輸入端，第二末級(jí)放大器(11)的輸出端接第九微帶線(16)的輸入端； 第八微帶線(14)的輸出端分別接第十微帶線(17)的輸入端、第二隔離電阻(15)的一端，第九 微帶線(16)的輸出端接第十一微帶線(18)的輸入端、第二隔離電阻(15)的另一端，第十微帶 線(17)的輸出端、第十一微帶線(18)的輸出端相連接后接到第十二微帶線(19)的輸入端，第 十二微帶線(19)的輸出端與第七微帶線(13)的輸出端相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，其特征是吸 收負(fù)載(2)為50歐姆負(fù)載電阻，第二微帶線(4)、第七微帶線(13)的寬度相同，第二微帶線(4)、 第七微帶線(13)的阻抗都是50歐，第十三微帶線(20)的阻抗是35歐姆。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，其特征是第 一隔離電阻(8)、第二隔離電阻(15)都是100歐姆電阻；第一微帶線(3)、第五微帶線(7)、第 六微帶線(9)、第八微帶線(14)、第九微帶線(16)的寬度相同，第一微帶線(3)、第五微帶線 (7)、第六微帶線(9)、第八微帶線(14)、第九微帶線(16)的阻抗都是50歐；第三微帶線(5)、 第四微帶線(6)的寬度相同，且阻抗都是75歐姆，第三微帶線(5)、第四微帶線(6)的長(zhǎng)度為 1/4波長(zhǎng)；第十微帶線(17)、第十一微帶線(18)的寬度相同，第十微帶線(17)、第十一微帶 線(18)的阻抗都是50歐，第十微帶線(17)、第十一微帶線(18)的長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)；第十二微 帶線(19)的阻抗是35歐姆。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，其特征是第二微帶線(4)相位延時(shí)+第七微帶線(13)相位延時(shí)-90° =第一微帶線(3)相位延時(shí)+第八微帶線 (14)相位延時(shí)+第十二微帶線(19)的相位延時(shí)；同時(shí)第五微帶線(7)、第六微帶線(9)的長(zhǎng)度相 等，第八微帶線(14)、第九微帶線(16)的長(zhǎng)度相等。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于基站系統(tǒng)的高效率放大器。一種有雙載波放大器的Doherty高效率放大器，其特征是它包括雙載波放大器、3dB耦合器、吸收負(fù)載、第二微帶線、第三末級(jí)放大器、第七微帶線、第十三微帶線；3dB耦合器的隔離端接吸收負(fù)載，3dB耦合器的-90°輸出端接第二微帶線的輸入端；雙載波放大器的輸入端與3dB耦合器的0°輸出端相連；第二微帶線的輸出端接第三末級(jí)放大器的輸入端，第三末級(jí)放大器的輸出端接第七微帶線的輸入端，第七微帶線的輸出端與雙載波放大器的輸出端相連后接第十三微帶線的輸入端。既滿足了高效率的要求，又能做到成本較低；同時(shí)又能保證功放工作可靠、穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H03F3/20GK201398180SQ20092008463
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者孟慶南 申請(qǐng)人:武漢正維電子技術(shù)有限公司