本發(fā)明涉及通信信號(hào)放大領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代無線通信網(wǎng)絡(luò)越來越多地被設(shè)計(jì)為向無線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)設(shè)備提供高數(shù)據(jù)速率和改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理能力。最近的增加數(shù)據(jù)速率和提高數(shù)據(jù)處理能力的方法是基于采用具有增大的峰值平均功率比(par)和/或增大的工作帶寬的通信信號(hào)。此外，可以采用通信信號(hào)的載波聚合技術(shù)，使得通信信號(hào)共同使用不同的頻帶，以增加數(shù)據(jù)速率。

為了放大通信信號(hào)，可以采用不同類型的放大器。例如，多爾蒂(doherty)放大器可以用于放大通信信號(hào)，其中doherty放大器可以被視為改進(jìn)的b類放大器。為了提供載波聚合能力，通常采用至少兩個(gè)單獨(dú)的放大器。

然而，當(dāng)放大具有高峰值平均功率比(par)和/或高工作帶寬的通信信號(hào)時(shí)，當(dāng)前的方法可能遭受效率降低，并且當(dāng)應(yīng)用載波聚合技術(shù)時(shí)，可能遭受效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為放大通信信號(hào)提供有效的概念。

該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)形式顯而易見的通過從屬權(quán)利要求、說明書和附圖得出。

本發(fā)明的實(shí)施例基于以下發(fā)現(xiàn)：為了放大通信信號(hào)，可以采用主放大器，次放大器和輔放大器，其中所述主放大器和所述次放大器可以根據(jù)希雷(chireix)異相放大器(out-phasingamplifier)構(gòu)架操作，并且其中所述輔放大器可以操作，用以補(bǔ)充所述主放大器和所述次放大器的操作。

所述通信信號(hào)可以被分解為指示低于預(yù)定閾值的所述通信信號(hào)的幅值的下部分通信信號(hào)，和指示高于所述預(yù)定閾值的所述通信信號(hào)的幅值的上部分通信信號(hào)。所述下部分通信信號(hào)還可以被分解為具有常數(shù)幅值的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)。

所述主放大器可以被配置為基于所述第一下部分通信子信號(hào)進(jìn)行放大，所述次放大器可以被配置為基于所述第二下部分通信子信號(hào)進(jìn)行放大，以及所述輔放大器可以被配置為基于所述上部分通信信號(hào)進(jìn)行放大。為了提供放大的通信信號(hào)，可以組合所述放大的信號(hào)。

該概念可以應(yīng)用于放大任何通信信號(hào)。具體地，該概念可以應(yīng)用于放大具有高峰值平均功率比(par)和/或高工作帶寬的通信信號(hào)，如在長(zhǎng)期演進(jìn)(lte)無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用的多載波通信信號(hào)。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)，所述放大系統(tǒng)包括：處理器，被配置為比較所述通信信號(hào)的幅值與預(yù)定閾值，并且基于所述預(yù)定閾值，將所述通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)，其中所述下部分信號(hào)指示低于所述預(yù)定閾值的所述通信信號(hào)的幅值，以及其中所述上部分通信信號(hào)指示高于所述預(yù)定閾值的所述通信信號(hào)的幅值，其中所述處理器還被配置為將所述下部分通信信號(hào)分解為第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)，所述第一下部分通信子信號(hào)和所述第二下部分通信子信號(hào)分別有常數(shù)幅值；主放大器，被配置為放大從(例如，基于)所述第一下部分通信子信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲取第一放大的下部分通信子信號(hào)；次放大器，被配置為放大從(例如，基于)所述第二下部分通信子信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲取第二放大的下部分通信子信號(hào)；輔放大器，被配置為放大從(例如，基于)所述上部分通信信號(hào)得到的第三放大器信號(hào)，以獲取放大的上部分通信信號(hào)；以及組合器，被配置為組合所述第一放大的下部分通信子信號(hào)和所述第二放大的下部分通信子信號(hào)，以獲取放大的下部分通信信號(hào)，并組合所述放大的下部分通信信號(hào)和所述放大的上部分通信信號(hào)，以獲取放大的通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)用于放大通信信號(hào)的有效概念。

所述主放大器，所述次放大器和所述輔放大器可以是射頻(rf)放大器。所述主放大器和所述次放大器可以形成chireix異相放大器。所述主放大器和所述次放大器可以是相同的。所述下部分通信信號(hào)的分解可以是chireix異相分解(out-phasingdecomposition)。

所述通信信號(hào)、所述下部分通信信號(hào)、所述第一下部分通信子信號(hào)、所述第二下部分通信子信號(hào)和所述上部分通信信號(hào)可以是基帶信號(hào)。所述第一放大器信號(hào)、所述第二放大器信號(hào)、所述第三放大器信號(hào)、所述第一放大的下部分通信子信號(hào)、所述第二放大的下部分通信子信號(hào)、所述放大的上部分通信信號(hào)和所述放大的通信信號(hào)可以是射頻(rf)信號(hào)。

所述通信信號(hào)的所述幅值可以被歸一化為預(yù)定幅值區(qū)間例如，區(qū)間[0；1]的。所述預(yù)定閾值可以是實(shí)數(shù)，例如，0.3或0.7。

根據(jù)第一方面所述的放大系統(tǒng)，在第一種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為基于所述下部分通信信號(hào)，確定異相相位角，所述異相相位角指示所述下部分通信信號(hào)的幅值和所述下部分通信信號(hào)的最大幅值之間的比率，其中所述處理器被配置為將所述異相相位角加上所述下部分通信信號(hào)的相位角，以獲取所述第一下部分通信子信號(hào)的相位角，以及其中所述處理器被配置為將所述下部分通信信號(hào)的所述相位角減去所述異相相位角，以獲取所述第二下部分通信子信號(hào)的相位角。因此，可以有效地進(jìn)行chireix異相分解。

所述處理器可以提供作為具有常數(shù)幅值或包絡(luò)的信號(hào)對(duì)的所述第一下部分通信子信號(hào)和所述第二下部分通信子信號(hào)。所述第一下部分通信子信號(hào)和所述第二下部分通信子信號(hào)的相位角差能夠得到優(yōu)化，例如減小。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第二種實(shí)現(xiàn)形式中，所述放大系統(tǒng)還包括本地振蕩器、第一混合器、第二混合器和第三混合器，其中所述本地振蕩器被配置為生成載波信號(hào)，其中所述第一混合器被配置為將所述第一下部分通信子信號(hào)乘以所述載波信號(hào)，以獲取所述第一放大器信號(hào)，其中所述第二混合器被配置為將所述第二下部分通信子信號(hào)乘以所述載波信號(hào)，以獲取所述第二放大器信號(hào)，以及其中所述第三混合器被配置為將所述上部分通信信號(hào)乘以所述載波信號(hào)，以獲取所述第三放大器信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)將所述第一下部分通信子信號(hào)、所述第二下部分通信子信號(hào)和所述上部分通信信號(hào)的上混合(up-mixing)。

所述本地振蕩器可以包括鎖相環(huán)(pll)。所述載波信號(hào)可以是射頻(rf)信號(hào)。

所述第一混合器可以包括第一鏡像抑制濾波器。所述第一下部分通信子信號(hào)和所述載波信號(hào)的乘法可以在模擬信號(hào)域中執(zhí)行。所述放大系統(tǒng)可以包括用于將所述第一下部分通信子信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為所述模擬信號(hào)域的第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)。

所述第二混合器可以包括第二鏡像抑制濾波器。所述第二下部分通信子信號(hào)和所述載波信號(hào)的乘法可以在模擬信號(hào)域中執(zhí)行。所述放大系統(tǒng)可以包括用于將所述第二下部分通信子信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為所述模擬信號(hào)域的第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)。

所述第三混合器可以包括第三鏡像抑制濾波器。所述上部分通信信號(hào)和所述載波信號(hào)的乘法可以在模擬信號(hào)域中執(zhí)行。所述放大系統(tǒng)可以包括用于將所述上部分通信信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為所述模擬信號(hào)域的第三數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第三種實(shí)現(xiàn)形式中，所述組合器包括第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線和第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線，用于組合所述第一放大的下部分通信子信號(hào)和所述第二放大的下部分通信子信號(hào)。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)阻抗變換。

所述第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線和所述第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線可以形成chireix異相組合器。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第四種實(shí)現(xiàn)形式中，所述組合器包括定向耦合器，用于組合所述放大的下部分通信信號(hào)和所述放大的上部分通信信號(hào)。因此，可以有效地組合所述放大的下部分通信信號(hào)和所述放大的上部分通信信號(hào)。

預(yù)定的耦合比c的所述定向耦合器可以組合所述放大的下部分通信信號(hào)和所述放大的上部分通信信號(hào)。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第五種實(shí)現(xiàn)形式中，所述主放大器或所述次放大器為ab類放大器或b類放大器。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)所述主放大器或所述次放大器。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第六種實(shí)現(xiàn)形式中，所述輔放大器為ab類放大器、b類放大器或c類放大器。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)所述輔放大器。所述輔放大器可以是單端放大器。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第七種實(shí)現(xiàn)形式中，所述主放大器、所述次放大器或所述輔放大器包括放大單元對(duì)，其中所述放大單元對(duì)為并聯(lián)連接。因此，可以增大所述放大系統(tǒng)的所述工作帶寬。所述放大單元對(duì)可以以推挽配置連接。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第八種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為基于所述主放大器的傳遞函數(shù)和/或所述次放大器的傳遞函數(shù)，過濾所述下部分通信信號(hào)，以獲取過濾的下部分通信信號(hào)，將所述下部分通信信號(hào)減去所述過濾的下部分通信信號(hào)，以獲取誤差信號(hào)，以及將所述誤差信號(hào)加至所述上部分通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述主放大器的所述傳遞函數(shù)和/或所述次放大器的所述傳遞函數(shù)的所述上部分通信信號(hào)的補(bǔ)償。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第九種實(shí)現(xiàn)形式中，所述放大系統(tǒng)還包括輔定向耦合器，所述輔定向耦合器被配置為從所述放大的通信信號(hào)中獲得參考信號(hào)，其中所述處理器被配置為比較所述上部分通信信號(hào)和從所述參考信號(hào)得到的比較信號(hào)，以確定所述上部分通信信號(hào)和所述比較信號(hào)之間的時(shí)間延遲，并基于所述時(shí)間延遲，在時(shí)間上延遲所述上部分通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)所述上部分通信信號(hào)和所述放大的通信信號(hào)的峰值在時(shí)間上的對(duì)準(zhǔn)。

所述比較信號(hào)可以是基帶信號(hào)。所述參考信號(hào)可以是射頻(rf)信號(hào)。所述時(shí)間延遲可以例如，基于所述上部分通信信號(hào)和所述比較信號(hào)之間的互相關(guān)來確定。

根據(jù)第一方面的第九種實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第十種實(shí)現(xiàn)形式中，所述放大系統(tǒng)還包括本地振蕩器和輔混合器，其中所述本地振蕩器被配置為生成載波信號(hào)，以及其中所述輔混合器被配置為將所述參考信號(hào)乘以所述載波信號(hào)，以獲取所述比較信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)所述參考信號(hào)的下混合(down-mixing)。

所述本地振蕩器可以包括鎖相環(huán)(pll)。所述載波信號(hào)可以是射頻(rf)信號(hào)。

所述輔混合器可以包括輔鏡像抑制濾波器。所述參考信號(hào)和所述載波信號(hào)的乘法可以在模擬信號(hào)域中執(zhí)行。所述放大系統(tǒng)可以包括用于將所述比較信號(hào)從所述模擬信號(hào)域轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)域的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第十一種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為基于所述主放大器的傳遞函數(shù)、所述次放大器的傳遞函數(shù)和/或所述輔放大器的傳遞函數(shù)，反向過濾所述上部分通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真(dpd)。

為了進(jìn)行所述反向過濾，可以組合所述主放大器的所述傳遞函數(shù)，所述次放大器的所述傳遞函數(shù)和/或所述輔放大器的所述傳遞函數(shù)。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第十二種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為啟動(dòng)所述主放大器和/或所述次放大器的電源電壓的降低。因此，可以限制所述主放大器和/或所述次放大器的輸出功率。

電源電壓的降低可以例如，應(yīng)用于減少的業(yè)務(wù)狀況下。

根據(jù)第一方面或第一方面的任一項(xiàng)前述實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第十三種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為啟動(dòng)所述輔放大器的去激活。因此，所述放大系統(tǒng)可以作為chireix異相放大器操作。

所述輔放大器的去激活可以在減少的業(yè)務(wù)狀況下提供所述放大系統(tǒng)的提高的效率。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種用于放大通信信號(hào)的方法，所述方法包括：比較所述通信信號(hào)的幅值與預(yù)定閾值；基于所述預(yù)定閾值，將所述通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)，其中所述下部分信號(hào)指示低于所述預(yù)定閾值的所述通信信號(hào)的幅值，以及其中所述上部分通信信號(hào)指示高于所述預(yù)定閾值的所述通信信號(hào)的幅值；將所述下部分通信信號(hào)分解為第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)，所述第一下部分通信子信號(hào)和所述第二下部分通信子信號(hào)分別有常數(shù)幅值；放大從所述第一下部分通信子信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲取第一放大的下部分通信子信號(hào)；放大從所述第二下部分通信子信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲取第二放大的下部分通信子信號(hào)；放大從所述上部分通信信號(hào)得到的第三放大器信號(hào)，以獲取放大的上部分通信信號(hào)；組合所述第一放大的下部分通信子信號(hào)和所述第二放大的下部分通信子信號(hào)，以獲取放大的下部分通信信號(hào)；并組合所述放大的下部分通信信號(hào)和所述放大的上部分通信信號(hào)，以獲取放大的通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)用于放大通信信號(hào)的有效概念。

所述方法可以由所述放大系統(tǒng)執(zhí)行。所述方法的其它特征可以直接由所述放大系統(tǒng)的功能產(chǎn)生。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)程序，包括當(dāng)被在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行所述方法的程序代碼。因此，可以自動(dòng)執(zhí)行所述方法。

所述放大系統(tǒng)例如，所述放大系統(tǒng)的所述處理器可以被可編程地布置，以執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序。

本發(fā)明的實(shí)施例可以在硬件和/或軟件中實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

將參照以下附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)的圖；

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的方法的圖；

圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)的圖；

圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)的圖；

圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)的圖；

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的圖；

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的相位角的圖；

圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的圖；

圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的幅值和相位角的圖；

圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的主放大器、次放大器和chireix異相組合器(out-phasingcombiner)的圖；

圖11示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的主放大器、次放大器和輔放大器的功率的圖；

圖12示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)的耦合損耗，輸出回退和放大器功率比的圖；

圖13示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載牽引比的圖；以及

圖14示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)的效率的圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)100的圖。

放大系統(tǒng)100包括處理器101，被配置為比較通信信號(hào)的幅值與預(yù)定閾值，并且基于預(yù)定閾值，將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)。下部分信號(hào)指示低于預(yù)定閾值的通信信號(hào)的幅值。上部分信號(hào)指示高于預(yù)定閾值的通信信號(hào)的幅值。處理器101還被配置為將下部分通信信號(hào)分解為第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)，第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)分別有常數(shù)幅值。

放大系統(tǒng)100還包括主放大器103，被配置為放大從第一下部分通信子信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲取第一放大的下部分通信子信號(hào)。

放大系統(tǒng)100還包括次放大器105，被配置為放大從第二下部分通信子信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲取第二放大的下部分通信子信號(hào)。

放大系統(tǒng)100還包括輔放大器107，被配置為放大從上部分通信信號(hào)得到的第三放大器信號(hào)，以獲取放大的上部分通信信號(hào)。

此外，放大系統(tǒng)100包括組合器109，被配置為組合第一放大的下部分通信子信號(hào)和第二放大的下部分通信子信號(hào)，以獲取放大的下部分通信信號(hào)，并且組合放大的下部分通信信號(hào)和放大的上部分通信信號(hào)，以獲取放大的通信信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，放大系統(tǒng)100還包括本地振蕩器、第一混合器、第二混合器和第三混合器，其中本地振蕩器被配置為生成載波信號(hào)，第一混合器被配置為將第一下部分通信子信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取第一放大器信號(hào)，其中第二混合器被配置為將第二下部分通信子信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取第二放大器信號(hào)，以及其中第三混合器被配置為將上部分通信信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取第三放大器信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，主放大器103或次放大器105為ab類放大器或b類放大器。在一個(gè)實(shí)施例中，輔放大器107為ab類放大器、b類放大器或c類放大器。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的方法200的圖。

方法200包括：比較201通信信號(hào)的幅值與預(yù)定閾值；基于預(yù)定閾值，將通信信號(hào)分解203為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)，其中下部分信號(hào)指示低于預(yù)定閾值的通信信號(hào)的幅值，以及其中上部分通信信號(hào)指示高于預(yù)定閾值的通信信號(hào)的幅值；將下部分通信信號(hào)分解205為第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)，第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)分別有常數(shù)幅值；放大207從第一下部分通信子信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲取第一放大的下部分通信子信號(hào)；放大209從第二下部分通信子信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲取第二放大的下部分通信子信號(hào)；放大211從上部分通信信號(hào)得到的第三放大器信號(hào)，以獲取放大的上部分通信信號(hào)；組合213第一放大的下部分通信子信號(hào)和第二放大的下部分通信子信號(hào)，以獲取放大的下部分通信信號(hào)；以及組合215放大的下部分通信信號(hào)和放大的上部分通信信號(hào)，以獲取放大的通信信號(hào)。方法200可以由放大系統(tǒng)100執(zhí)行。

在下文中，將描述放大系統(tǒng)100和方法200的進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)形式和實(shí)施例。

隨著對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的需求增加，對(duì)提高數(shù)據(jù)處理能力的期望可以由移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商來解決。由于移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商可以在分配的頻帶內(nèi)擁有和/或共享頻譜，增加通信信號(hào)的功率譜密度的方法可能不再有吸引力。作為一個(gè)例子，以e-utra的帶2(例如，從1930至1990mhz)和帶4(例如，從2110至2155mhz)為例，移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商可以在1970至1990mhz和2110至2120mhz處擁有和/或共享頻譜。為此可以部署兩個(gè)單獨(dú)的發(fā)射機(jī)。隨著功率的增加，為了減小散熱器的重量和尺寸，可以增加對(duì)于改進(jìn)的效率的期望。為了適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)速率，這種期望可以通過通信信號(hào)的更高的par進(jìn)一步加劇。

總之，可能期望一種足以覆蓋至少兩個(gè)頻譜的有效且廣泛的方法，以便針對(duì)于用于改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理能力的標(biāo)準(zhǔn)。chireix放大器架構(gòu)和doherty放大器架構(gòu)的混合組合可以作為放大系統(tǒng)的擴(kuò)展pobo的有效方法被應(yīng)用。chireix異相架構(gòu)可以進(jìn)一步被應(yīng)用，其允許在更寬的頻率范圍上的通信信號(hào)放大。

在運(yùn)行期間，這些方法可以主動(dòng)地依賴于負(fù)載放大器。這樣，放大器的負(fù)載vswr可以變得高于2。盡管產(chǎn)生高效率，較高的負(fù)載vswr比率可能限制放大系統(tǒng)可操作的頻率帶寬。此外，高達(dá)9db或更高的波峰因子(crestfactor)值對(duì)于通信信號(hào)可能是典型的。這種級(jí)別的波峰因子的有效放大可以期望放大器在大的回退功率電平下可以實(shí)現(xiàn)良好的效率性能。

使用特定類型的放大器，通過負(fù)載牽引可以組成放大器的不同晶體管的輸出阻抗，可在低功率水平上實(shí)現(xiàn)高效率。負(fù)載牽引有三種結(jié)果。

首先，晶體管的漏極效率取決于負(fù)載牽引比(load-pullratio)。如果，作為參考，假設(shè)負(fù)載具有最大功率，則在負(fù)載牽引比為2:1時(shí)出現(xiàn)最大效率負(fù)載，并且進(jìn)一步的負(fù)載牽引降低了漏極效率。其次，放大器的帶寬維持給定的效率并且取決于負(fù)載牽引，其中較高的負(fù)載牽引可以給出較小的帶寬。第三，負(fù)載牽引定義了放大器的回退(back-off)性能。更多的負(fù)載牽引可以在低功率水平上產(chǎn)生最大效率，導(dǎo)致更多的回退。

在調(diào)制的通信信號(hào)的平均效率等于功率放大器最大效率的情況下，放大器保持從-∞db到0db的最大效率是理想的。在實(shí)踐中，高效率僅可以在某個(gè)功率范圍中實(shí)現(xiàn)，因此，所實(shí)現(xiàn)的效率可能不等于最大晶體管效率。根據(jù)將要被發(fā)送的通信信號(hào)的統(tǒng)計(jì)概率密度函數(shù)來方便地選擇功率范圍。

通過向其操作引入順序部分(sequentialportion)，可以進(jìn)一步利用上述方法的高效率的優(yōu)點(diǎn)，盡管高負(fù)載vswr和減小的帶寬。這允許部署降低的負(fù)載vswr，從而使得能夠支持更寬的帶寬。還可以進(jìn)一步地允許放大系統(tǒng)在期望的pobo處支持最大效率的通信信號(hào)的可變par。

圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)100的圖。放大系統(tǒng)100根據(jù)順序的chireix異相放大器架構(gòu)來構(gòu)造。如結(jié)合圖1所描述的放大系統(tǒng)100形成放大系統(tǒng)100的一種可能實(shí)現(xiàn)方式。

放大系統(tǒng)100包括處理器101、主放大器103、次放大器105、輔放大器107和組合器109。放大系統(tǒng)100還包括本地振蕩器301、第一混合器303、第二混合器305、第三混合器307、輔混合器309、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)311、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)313、第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)315和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)317。

本地振蕩器301被配置為生成載波信號(hào)。第一混合器303被配置為將處理器101提供的第一下部分通信子信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取第一放大器信號(hào)。第二混合器305被配置為將處理器101提供的第二下部分通信子信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取第二放大器信號(hào)。第三混合器307被配置為將處理器101提供的上部分通信信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取第三放大器信號(hào)。

輔定向耦合器(在圖中未示出)可以被配置為從放大的通信信號(hào)中獲得參考信號(hào)，其中處理器101可以被配置為比較上部分通信信號(hào)和從參考信號(hào)得到的比較信號(hào)，以確定上部分通信信號(hào)和比較信號(hào)之間的時(shí)間延遲，并基于時(shí)間延遲，在時(shí)間上延遲上部分通信信號(hào)。輔混合器309可以被配置為將參考信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲取比較信號(hào)。

第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)311被配置為將第一下部分通信子信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)域。第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)313被配置為將第二下部分通信子信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)域。第三數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)315被配置為將上部分通信信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)域。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)317被配置為將比較信號(hào)從模擬信號(hào)域轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)域。

處理器101包括通信信號(hào)提供器319、下部分通信信號(hào)提供器321、下部分通信信號(hào)分解器323和上部分通信信號(hào)提供器325。通信信號(hào)提供器319提供例如，分別分開和延遲的將要被分解的原始通信信號(hào)。下部分通信信號(hào)提供器321提供下部分通信信號(hào)。下部分通信信號(hào)分解器323將下部分通信信號(hào)分解為第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)。上部分通信信號(hào)提供器325提供上部分通信信號(hào)。

組合器109可以包括chireix異相組合器327和定向耦合器329。chireix異相組合器327可以包括第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線和第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線，用于組合由第一放大器103提供的第一放大的下部分通信子信號(hào)和由第二放大器105提供的第二放大的下部分通信子信號(hào)。定向耦合器329可以被配置為組合由組合器327提供的放大的下部分通信信號(hào)和由輔放大器107提供的放大的上部分通信信號(hào)。

放大系統(tǒng)100可以基于將順序放大器架構(gòu)和chireix異相放大器架構(gòu)的概念適配為兩者的混合組合。主放大器103和次放大器105(例如，晶體管器件)可以形成異相放大對(duì)，而組合器109(例如，chireix異相組合器327)可以執(zhí)行放大的信號(hào)的chireix有效組合(chireixactivecombination)。輔放大器107(例如，晶體管器件)可以對(duì)整個(gè)引入的通信信號(hào)進(jìn)行輔信號(hào)恢復(fù)和增強(qiáng)。

圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于放大通信信號(hào)的放大系統(tǒng)100的圖。該圖示出了包括推挽放大單元的放大系統(tǒng)100的架構(gòu)。放大系統(tǒng)100形成如結(jié)合圖1所述的放大系統(tǒng)100的一種可能實(shí)現(xiàn)方式。

圖5所示的放大系統(tǒng)100和圖4所示的放大系統(tǒng)100的不同之處在于放大器103、105和107各自被實(shí)現(xiàn)為并聯(lián)的放大單元對(duì)。

換言之，主放大器103包括放大單元對(duì)，其中該放大單元對(duì)在主放大器103的輸入與輸出之間并聯(lián)連接。次放大器105包括放大單元對(duì)，其中該放大單元對(duì)在次放大器105的輸入與輸出之間并聯(lián)連接。輔放大器107包括放大單元對(duì)，其中該放大單元對(duì)在輔放大器107的輸入與輸出之間并聯(lián)連接。

從圖4可以看出，為了增大放大系統(tǒng)100的工作帶寬，可以使用較小的等效物，如被布置為推挽配置的放大單元來代替單個(gè)放大器103、105和107。較小的放大單元可以固有地提供較小的電抗，并且當(dāng)被配置為推挽布置時(shí)，與單端較大放大器相比，輸出功率電抗比可以加倍。因此，該布置可以允許進(jìn)一步改善工作帶寬。

圖5示出了圖3所示的放大系統(tǒng)100的圖，并且示出了如何通過處理器101將用于放大的原始預(yù)期通信信號(hào)分解為兩個(gè)單獨(dú)部分(即上部分通信信號(hào)和下部分通信信號(hào))的三個(gè)圖。下部分通信信號(hào)可以在被放大之前進(jìn)一步被分解為各自的常數(shù)幅值或常數(shù)包絡(luò)子信號(hào)，即第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)。上部分通信信號(hào)可以饋送到順續(xù)的峰值部分，即輔放大器107。

圖6更加詳細(xì)地示出了圖5中的前兩個(gè)圖。

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的圖601和圖603。圖601和圖603示出了具有10mhz工作帶寬的長(zhǎng)期演進(jìn)(lte)通信信號(hào)的分解。

左圖601示出了樣本指數(shù)上的通信信號(hào)的歸一化幅值。預(yù)定閾值被指示為水平虛線。右圖603示出了偏移和縮放的樣本指數(shù)上的下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的歸一化幅值。

由水平虛線指示的預(yù)定閾值將通信信號(hào)分離為上部分通信信號(hào)和下部分通信信號(hào)，并且基于chireix異相部分的通信信號(hào)par和/或pobo，根據(jù)以下等式可以確定預(yù)定閾值：

閾值水平＝10^[(pobo–par)/20]

在該示例中，通信信號(hào)的par為9db，通信信號(hào)的pobo為5.9db，從而預(yù)定閾值就是0.7。

在一個(gè)實(shí)施例中，為了將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)，或?yàn)榱藨?yīng)用預(yù)定閾值，可以使用以下例程，例如for循環(huán)：

其中，signal表示通信信號(hào)，low_signal表示下部分通信信號(hào)，upp_signal表示上部分通信信號(hào)，threshold表示預(yù)定閾值，n表示樣本指數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行將通信信號(hào)分解成下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)，使得通信信號(hào)為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)之和。

圖7更加詳細(xì)地示出了圖5中的圖。

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的相位角的圖701。

圖701示出了樣本指數(shù)上的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的相位角；十字表示第一下部分通信子信號(hào)的相位角。圓圈表示第二下部分通信子信號(hào)的相位角。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下等式，執(zhí)行將下部分通信信號(hào)分解為有常數(shù)幅值或包絡(luò)的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)：

θ＝arccosine{a(t)/max[a(t)]},

φ＝arctangent{imaginary[a(t)]/real[a(t)]}

s1＝{max[a(t)]/2}x[cosine(φ+θ)+jsine(φ+θ)]

s2＝{max[a(t)]/2}x[cosine(φ-θ)+jsine(φ-θ)]

其中θ表示異相角，φ表示數(shù)據(jù)角，a(t)表示作為包括實(shí)分量和虛分量的基帶信號(hào)的下部分通信信號(hào)，s1表示第一下部分通信子信號(hào)，s2表示第二下部分通信子信號(hào)。

圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的圖801和圖803。

左圖801示出了樣本指數(shù)上的通信信號(hào)、下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的歸一化幅值。右圖803示出了樣本指數(shù)上的通信信號(hào)、下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的導(dǎo)通角(conductionangle)。實(shí)線表示通信信號(hào)。圓圈表示下部分通信信號(hào)。十字表示上部分通信信號(hào)。

該分解可以基于預(yù)定閾值將原始通信信號(hào)分成兩個(gè)單獨(dú)的信號(hào)，即下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)。在該示例中，預(yù)定閾值水平為0.7。

被分解的信號(hào)，即下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)，可以顯示降低的幅值水平，從而降低有源放大器的電壓和/或電流擺動(dòng)量，并顯示減小的導(dǎo)通角，即導(dǎo)通角不再為±180°，而是±90°。

圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的幅值和相位角的圖901和圖903。

左圖901示出了樣本指數(shù)上的下部分通信信號(hào)、第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的歸一化合成幅值。右圖903示出了樣本指數(shù)上的下部分通信信號(hào)、第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的相位角。相位角可以指示不同的角度。實(shí)線表示下部分通信信號(hào)。圓圈表示第一下部分通信子信號(hào)。十字表示第二下部分通信子信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下等式，由處理器101執(zhí)行將下部分通信信號(hào)分解成具有常數(shù)幅值或包絡(luò)的第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)：

θ＝arccosine{a(t)/max[a(t)]},

φ＝arctangent{imaginary[a(t)]/real[a(t)]}

s1＝{max[a(t)]/2}x[cosine(φ+θ)+jsine(φ+θ)]

s2＝{max[a(t)]/2}x[cosine(φ-θ)+jsine(φ-θ)]

differenceangle＝angle(s1)–angle(s2)

其中θ表示異相角，φ表示數(shù)據(jù)角，a(t)表示作為包括實(shí)分量和虛分量的基帶信號(hào)的下部分通信信號(hào)，s1表示第一下部分通信子信號(hào)，s2表示第二下部分通信子信號(hào)。

利用上述等式，基于被分解的信號(hào)，即第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)的得到的導(dǎo)通角與原始未被分解的下部分通信信號(hào)相比可以減小。例如，在樣本數(shù)量為20至45之間，原始未被分解的下部分通信信號(hào)可以有360°的偏差，而被分解的信號(hào)，即第一下部分通信子信號(hào)和第二下部分通信子信號(hào)可能僅有小于45°的偏差。

圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的主放大器103，次放大器105和chireix異相組合器327的圖。chireix異相組合器327包括第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線1001和第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線1003。該圖示出了實(shí)現(xiàn)chireix異相的放大系統(tǒng)100的一部分。

以下等式可以定義在運(yùn)行期間，由各自的主放大器103(例如，有源晶體管器件)和次放大器105(例如，有源晶體管器件)得出的阻抗：

在最大功率處，從電流i1和i2得出的各自的阻抗z1和z2最終可以與傳輸線zo1和zo2的特征阻抗相同。

圖11示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的主放大器103、次放大器105和輔放大器107的功率的圖1101。圖1101示出了放大系統(tǒng)100的順序操作。主放大器103和次放大器105可以形成主設(shè)備。輔放大器107可以形成峰值或峰值設(shè)備。

示例性1w主設(shè)備(例如主放大器103和次放大器105)和示例性3w峰值設(shè)備(例如輔放大器107)用于說明順序操作。主設(shè)備可以被驅(qū)動(dòng)到y(tǒng)軸上的圓圈所指示1w的最大輸出功率，在此可以傳送最大效率。在該實(shí)例中，可以如y軸上的十字指示峰值設(shè)備開始啟動(dòng)。當(dāng)主設(shè)備和峰值設(shè)備分別傳送其最大輸出功率時(shí)，最終可以實(shí)現(xiàn)4w的最大功率。

圖12示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)100的耦合損耗，輸出回退和放大器功率比的圖1201和1203。圖1201、圖1203示出了耦合損耗，輸出回退與放大器功率比或大小之間的關(guān)系，其取決于定向耦合器(例如，定向耦合器329)的耦合比例。

在放大系統(tǒng)100中，主放大器103和次放大器105可以形成chireix異相放大部分。輔放大器107可以為單端ab類、b類或c類放大器。定向耦合器329可以為任意的耦合比c。然而，為了達(dá)到輔放大器大小、損耗和回退能力的最佳解決方案，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)目紤]。

圖13示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)100內(nèi)的負(fù)載牽引比的圖1301和1303。圖1301和1303進(jìn)一步示出了效率點(diǎn)t1、t2與負(fù)載牽引比之間的關(guān)系。

特定的架構(gòu)，例如chireix-doherty架構(gòu)，可以選擇在高效率范圍中的起點(diǎn)(點(diǎn)t1)和基于放大器功率比大小和點(diǎn)t1的位置的組合所確定的另外的點(diǎn)t2。點(diǎn)t1的位置可以確定放大器的負(fù)載牽引比，意味著在點(diǎn)t1處的效率和最大工作帶寬可以實(shí)現(xiàn)。

可以觀察到，在點(diǎn)t2處的負(fù)載牽引比可能不會(huì)像在獨(dú)立運(yùn)行的chireix放大器對(duì)中一樣為零db。在特定的架構(gòu)中，在點(diǎn)t2處的非零負(fù)載牽引比可能限制對(duì)于給定的回退效率的可實(shí)現(xiàn)工作帶寬。點(diǎn)t2處的負(fù)載牽引比可以是0db。這可以允許在點(diǎn)t1處的負(fù)載牽引比的降低，意味著在具有相同回退效率的點(diǎn)t1的相同位置處可以實(shí)現(xiàn)更寬的工作帶寬。

圖14示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)100的效率的圖1401。圖1401示出了放大系統(tǒng)100的效率特性。所示效率特性在操作頻率帶寬限制的范圍內(nèi)操作。放大系統(tǒng)100使用10db耦合比的定向耦合器提供50w的功率和67.6655％的平均效率。

下表提供了不同架構(gòu)的性能總結(jié)。10dbpar長(zhǎng)期演進(jìn)(lte)通信信號(hào)用于估計(jì)和模擬架構(gòu)的平均效率性能。在該示例中規(guī)定使用能夠傳送81.78％的最大可用效率的放大器的50w平均功率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)架的比較視圖。

在一種實(shí)現(xiàn)形式中，放大系統(tǒng)100基于chireix異相方法啟動(dòng)使得具有高效率的寬帶操作。這可以例如，通過可以允許將降低的負(fù)載vswr呈現(xiàn)給主放大器103和/或次放大器105的復(fù)合順序架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從而允許更寬的工作帶寬。附加特征可以是其可以進(jìn)一步支持可變pobo的事實(shí)。

在整個(gè)描述中，使用了以下定義的首字母縮略詞和詞匯：par表示峰值平均功率比，vswr表示電壓駐波比，tx表示發(fā)送，rx表示接收，srx表示采樣接收，pobo表示功率輸出回退，dpd表示數(shù)字預(yù)失真，dac表示數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，adc表示模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，lte表示長(zhǎng)期演進(jìn)，spa表示順序功率放大器，csa表示復(fù)合順序放大器，ltcc表示低溫共燒陶瓷，e-utra表示演進(jìn)umts陸地?zé)o線電接入，umts表示通用移動(dòng)電信系統(tǒng)。