專利名稱：高效率線性功放的線路配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域，具體涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域中GSM、WCDMA及第四代移動(dòng)通信中的TD-LTE直放站放大模塊的一種高效率線性功放的線路配置。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，移動(dòng)通信用戶的高速增長及單用戶話務(wù)量的提高，通信設(shè)備的高線性指標(biāo)一直是運(yùn)營商和設(shè)備研究廠家追求的目標(biāo)。但目前通信設(shè)備的效率普遍較低，一般都在10%以下，如何提高移動(dòng)通信設(shè)備的高線性指標(biāo)一直是運(yùn)營商和設(shè)備研究廠家長期困擾的問題。射頻功率放大器被廣泛應(yīng)用于各種無線通信發(fā)射設(shè)備中。信號覆蓋的強(qiáng)弱取決于信號的大小，在以往的設(shè)計(jì)方案中即便線性達(dá)到了，功率卻很難做大，電流也下不來。線性放大器在設(shè)備中的成本比例約占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(gè)熱門課題，目前國內(nèi)生產(chǎn)WCDMA功率放大器的廠家都還以小功率為主，因?yàn)閃CDMA功率放大器對線性度的要求更高。而用普通的回退法生產(chǎn)的WCDMA功率放大器符合指標(biāo)的只能做到幾瓦，這個(gè)功率用在基站上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dòng)通信中，TD-LTE的數(shù)據(jù)量會(huì)比第三代的WCDMA更大，線性等技術(shù)指標(biāo)要求會(huì)更高，傳統(tǒng)技術(shù)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(shù)來完成。傳統(tǒng)的直放站用多個(gè)大功率管平衡式合路，即使輸出功率能提高一些，整機(jī)效率仍然很低，線性問題也仍然得不到解決。使用多個(gè)大功率管和較大的散熱器，增加了設(shè)備的成本和功耗，同時(shí)帶來機(jī)箱電源也要提高一個(gè)等級，設(shè)備成本也進(jìn)一步增加。設(shè)備長期工作在高溫狀態(tài)下，致使設(shè)備的穩(wěn)定性又隨之降低。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種高效率線性功放的線路配置，它解決了傳統(tǒng)的直放站采用多個(gè)大功率管平衡式合路輸出功率小、整機(jī)效率低、 線性差、體積大、成本高、設(shè)備長期在高溫下工作穩(wěn)定性差的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)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(bǔ)償線1 (CL1)、補(bǔ)償線2 (CL2)、補(bǔ)償線3 (CL3)、匹配網(wǎng)絡(luò)1 (MN1)、匹配網(wǎng)絡(luò)2 (MN2)、匹配網(wǎng)絡(luò)3 (麗3)、匹配網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線1，匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，主放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線2，補(bǔ)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；
3[0010]補(bǔ)償線1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，匹配網(wǎng)絡(luò)3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，匹配網(wǎng)絡(luò)4另一端接補(bǔ)償線3，補(bǔ)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?yàn)?0°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。采用本實(shí)用新型的高效率線性功放的線路配置，能夠顯著提高放大器的效率和線性，在小信號時(shí)只有主放大器工作，當(dāng)信號增大到額定值時(shí)輔助放大器開始工作，并和主放大器共同完成放大信號合路輸出。同時(shí)，輔助放大器對主放大器的負(fù)載牽引可進(jìn)一步提高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)的合路放大器提高效率20%以上。輔助放大器是實(shí)現(xiàn)高效率線性的核心部分，根據(jù)實(shí)際需要的技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。輔助放大器的額定值是在精心計(jì)算后設(shè)計(jì)的，它滿足了實(shí)現(xiàn)高效率高線性的技術(shù)要求， 其主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下1、輔助放大器的柵極偏置電壓設(shè)計(jì)。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(dá)到最大的點(diǎn)。2、輸出端補(bǔ)償線設(shè)計(jì)。輔助放大器在截止時(shí)，其輸出端應(yīng)該表現(xiàn)為開路，但實(shí)際上由主放大器通路看進(jìn)去的阻抗為一個(gè)低阻抗，這就導(dǎo)致主放大器的輸出功率有一部分會(huì)泄漏到輔助放大器的支路上，這樣就會(huì)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后面加一段特征阻抗的補(bǔ)償線。該補(bǔ)償線的作用是將輔助放大器在截止時(shí)的輸出阻抗變換為一個(gè)高阻抗，以阻止主放大器的輸出功率泄漏到該支路上。3、放大器的效率和線性設(shè)計(jì)。主放大器后面的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(shí)，起到主放大器阻抗減小的作用，保證輔助放大器工作的時(shí)候和后面的電路組成的有源負(fù)載阻抗變低，這樣，主放大器輸出電流就變大。由于主放大器后面有了四分之一波長線，為了使兩個(gè)放大器輸出同相，在輔助放大器前面設(shè)計(jì)90 °相移。高效率高線性技術(shù)是AB類與C類放大技術(shù)的結(jié)合，在提高效率的同時(shí)也保證了線性。

圖1是本實(shí)用新型的一種高效率線性功放的線路配置圖。附圖及文中標(biāo)記X 為電橋(Xinger)，CL 為補(bǔ)償線(Compensate Line), MN 為匹配網(wǎng)絡(luò)(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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。參看圖1，本實(shí)用新型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(bǔ)償線1 CL1、補(bǔ)償線2 CL2、補(bǔ)償線3 CL3、匹配網(wǎng)絡(luò)1 MN1、匹配網(wǎng)絡(luò)2 MN2、 匹配網(wǎng)絡(luò)3麗3、匹配網(wǎng)絡(luò)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?yàn)?0°相移電橋，90°電橋分別接匹配網(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線1。 其中一路信號經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，主放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線2，補(bǔ)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(jīng)補(bǔ)償線1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，匹配網(wǎng)絡(luò)3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，匹配網(wǎng)絡(luò)4另一端接補(bǔ)償線3，補(bǔ)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。本實(shí)用新型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?qū)⑿盘柗譃閮陕罚宦沸盘査偷狡ヅ渚W(wǎng)絡(luò)，將匹配后的信號送到主放大器，經(jīng)主放大器放大后的信號送到匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配后的信號送到補(bǔ)償線，經(jīng)補(bǔ)償后的信號送到波長阻抗線；另一路信號送到補(bǔ)償線，補(bǔ)償后的信號送到匹配網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)匹配后的信號送到輔助放大器，放大后的信號送到匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配后的信號送到補(bǔ)償線，補(bǔ)償后的信號送到波長阻抗變換器輸出射頻信號。綜上所述，采用本實(shí)用新型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(shí)只有主放大器工作，當(dāng)信號增大到額定值時(shí)輔助放大器開始工作， 并和主放大器共同完成放大信號合路輸出。同時(shí)，輔助放大器對主放大器的負(fù)載牽引可進(jìn)一步提高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)的合路放大器提高效率20%以上。當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實(shí)施例的變化、變型等都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高效率線性功放的線路配置，其特征在于它包括射頻輸入(RFin)、電橋(X)、 補(bǔ)償線1 (CL1)、補(bǔ)償線2 (CL2)、補(bǔ)償線3 (CL3)、匹配網(wǎng)絡(luò)1 (麗1)、匹配網(wǎng)絡(luò)2 (MN2)、匹配網(wǎng)絡(luò)3 (MN3)、匹配網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線1，匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，主放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線2，補(bǔ)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(bǔ)償線1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，匹配網(wǎng)絡(luò)3另一端接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，匹配網(wǎng)絡(luò)4另一端接補(bǔ)償線3，補(bǔ)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?yàn)?0°相移電橋。
2.根據(jù)權(quán)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。
3.根據(jù)權(quán)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。
專利摘要本實(shí)用新型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(wǎng)絡(luò)1和補(bǔ)償線1，匹配網(wǎng)絡(luò)1接主放大器，再接匹配網(wǎng)絡(luò)2，匹配網(wǎng)絡(luò)2另一端接補(bǔ)償線2，補(bǔ)償線2另一端接波長阻抗線，再接波長阻抗變換器。補(bǔ)償線1另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)3，再接輔助放大器，輔助放大器另一端接匹配網(wǎng)絡(luò)4，再接補(bǔ)償線3，補(bǔ)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。本實(shí)用新型能夠顯著提高放大器的效率和線性，在小信號時(shí)只有主放大器工作，當(dāng)信號增大到額定值時(shí)輔助放大器開始工作，并和主放大器共同完成放大信號合路輸出。同時(shí)，輔助放大器對主放大器的負(fù)載牽引可進(jìn)一步提高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)比傳統(tǒng)的合路放大器提高效率20％以上。
文檔編號H03F3/20GK202261169SQ20112038021
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者蘭伙釵, 王飛, 趙雪芹, 陳振云, 陳振濱, 黃燕華 申請人:上海東洲羅頓通信技術(shù)有限公司