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)內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備提供高數(shù)據(jù)速率和完善的數(shù)據(jù)處理能力。新近的增加數(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均功率比(peak-to-averagepowerratio，par)和/或增大的工作帶寬的通信信號(hào)。

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，多爾蒂放大器可以視為改進(jìn)的b類放大器。然而，當(dāng)放大具有高峰均功率比(par)和/或高工作帶寬的通信信號(hào)時(shí)，當(dāng)前類型的放大器可能會(huì)遭受效率降低之苦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于放大通信信號(hào)的有效概念(efficientconcept)。

此目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)形式可以很明顯地從從屬權(quán)利要求、說明書和附圖得出。

本發(fā)明是基于以下發(fā)現(xiàn)：多爾蒂放大器和輔放大器可以用于放大通信信號(hào)，其中，所述多爾蒂放大器和所述輔放大器協(xié)同操作。

要放大的通信信號(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)，其中，所述多爾蒂放大器可以被配置為基于所述下部分通信信號(hào)進(jìn)行放大，所述輔放大器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)，可以采用例如定向耦合器來合成放大的下部分通信信號(hào)和放大的上部分通信信號(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)用于放大具有高峰均功率比(par)和/或高工作帶寬的通信信號(hào)，諸如在長(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)的幅值和預(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，所述下部分通信信號(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；多爾蒂放大器，包括主放大器、次放大器和另一次放大器，所述多爾蒂放大器被配置為放大從所述下部分通信信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲得放大的下部分通信信號(hào)；輔放大器，被配置為放大從所述上部分通信信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲得放大的上部分通信信號(hào)；以及合成器，被配置為合成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)，以獲得放大的通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)用于放大通信信號(hào)的有效概念。

所述多爾蒂放大器可以是三路(three-way)多爾蒂放大器。為了在所述多爾蒂放大器內(nèi)提供阻抗變換，所述多爾蒂放大器可以包括多個(gè)四分之一波長(zhǎng)傳輸線。所述多爾蒂放大器和所述輔放大器可以是射頻(radiofrequency，rf)放大器。

所述通信信號(hào)、所述下部分通信信號(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)、所述放大的下部分通信信號(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)的所述幅值可以基于預(yù)定幅值區(qū)間歸一化，例如，區(qū)間[0；1]。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)，在所述放大系統(tǒng)的第一種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為基于所述多爾蒂放大器的傳遞函數(shù)過濾所述下部分通信信號(hào)，以獲得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)，以獲得誤差信號(hào)，并將所述誤差信號(hào)加至所述上部分通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)基于所述多爾蒂放大器的所述傳遞函數(shù)對(duì)所述上部分通信信號(hào)的補(bǔ)償。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(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)還包括輔定向耦合器，被配置為從所述放大的通信信號(hào)得到參考信號(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)第一方面的第二種實(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)，以獲得所述比較信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)所述參考信號(hào)的向下混合(down-mixing)。

所述本地振蕩器可以包括鎖相環(huán)(phase-lockedloop，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)乘以所述載波信號(hào)可以在模擬信號(hào)域中執(zhí)行。所述放大系統(tǒng)可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analogue-to-digitalconverter，adc)，用于將所述比較信號(hào)從所述模擬信號(hào)域轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)域。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)形式所述的放大系統(tǒng)，在第四種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為基于所述多爾蒂放大器的傳遞函數(shù)和/或所述輔放大器的傳遞函數(shù)，對(duì)所述上部分通信信號(hào)進(jìn)行逆濾波。因此，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真(digitalpre-distortion，dpd)。

可以組合所述多爾蒂放大器的所述傳遞函數(shù)和所述輔放大器的所述傳遞函數(shù)，以用于進(jìn)行所述逆濾波。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第五種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為啟動(dòng)所述主放大器、所述次放大器、所述另一次放大器和/或所述輔放大器的電源電壓的降低。因此，可以限制所述主放大器、所述次放大器、所述另一個(gè)次放大器和/或所述輔放大器的輸出功率。

上述降低電源電壓可以例如應(yīng)用于業(yè)務(wù)量減小的情況。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第六種實(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/或所述輔放大器的去激活。因此，所述放大系統(tǒng)可以作為兩路(two-way)多爾蒂放大器工作。

在業(yè)務(wù)量減小的情況下，所述主放大器和/或所述輔放大器的去激活可以提高所述放大系統(tǒng)的效率。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第七種實(shí)現(xiàn)形式中，所述處理器被配置為基于所述放大的通信信號(hào)的預(yù)定功率輸出回退值和所述通信信號(hào)的預(yù)定峰均功率比，確定所述預(yù)定閾值。因此，可以基于所述通信信號(hào)和所述放大的通信信號(hào)的典型特性，確定所述預(yù)定閾值。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第八種實(shí)現(xiàn)形式中，所述主放大器是ab類放大器，或者其中，所述次放大器是b類放大器，或者其中，所述另一個(gè)次放大器是c類放大器。因此，可以有效實(shí)現(xiàn)所述多爾蒂放大器。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第九種實(shí)現(xiàn)形式中，所述輔放大器是a類放大器、ab類放大器、b類放大器、c類放大器或另一多爾蒂放大器。因此，可以有效實(shí)現(xiàn)所述輔放大器。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第十種實(shí)現(xiàn)形式中，所述主放大器、所述次放大器、所述另一個(gè)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)并聯(lián)連接。因此，可以提高所述放大系統(tǒng)的所述工作帶寬。所述放大單元對(duì)可以以推挽式結(jié)構(gòu)連接。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式所述的放大系統(tǒng)，在第十一種實(shí)現(xiàn)形式中，所述放大系統(tǒng)還包括本地振蕩器、第一混合器和第二混合器，其中，所述本地振蕩器被配置為生成載波信號(hào)，所述第一混合器被配置成將所述下部分通信信號(hào)乘以所述載波信號(hào)，以獲得所述第一放大器信號(hào)，以及所述第二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)，以獲得所述第二放大器信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)所述下部分通信信號(hào)和所述上部分通信信號(hào)的向上混合(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。所述下部分通信信號(hào)與所述載波信號(hào)的乘法運(yùn)算可以在模擬信號(hào)域中執(zhí)行。所述放大系統(tǒng)可以包括用于將所述下部分通信信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換到所述模擬信號(hào)域的第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analogueconverter，dac)。

所述第二混合器可以包括第二鏡像抑制濾波器。所述上部分通信信號(hào)與所述載波信號(hào)的乘法運(yùn)算可以在模擬信號(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)換到所述模擬信號(hào)域的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)。

根據(jù)第一方面或者第一方面的上述任意一種實(shí)現(xiàn)方式中所述的放大系統(tǒng)，在第十二種實(shí)現(xiàn)形式中，所述合成器包括定向耦合器，用于合成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，可以有效地合成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)。

所述定向耦合器可以基于預(yù)定的耦合比c合成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)的幅值和預(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，所述下部分通信信號(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；放大從所述下部分通信信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲得放大的下部分通信信號(hào)；放大從所述上部分通信信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲得放大的上部分通信信號(hào)；以及合成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)，以獲得放大的通信信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)用于放大通信信號(hào)的有效概念。

所述放大系統(tǒng)可以執(zhí)行所述方法。所述方法的另外的特征可以直接由所述放大系統(tǒng)的功能性給出。

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)行所述的方法的程序代碼。因此，可以自動(dòng)執(zhí)行所述方法。

可以可編程地設(shè)置所述放大系統(tǒng)例如，所述放大系統(tǒng)的所述處理器，以執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序。

本發(fā)明實(shí)施例可以在硬件和/或軟件中執(zhí)行。

附圖說明

將結(jié)合以下附圖描述本發(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)施例的放大系統(tǒng)的負(fù)載電壓駐波比(voltagestandingwaveratio，vswr)和功率輸出回退(power-outputback-off，pobo)的圖；

圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用不同定向耦合器的放大系統(tǒng)的效率的圖；

圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在不同通信量的狀態(tài)下的放大系統(tǒng)的效率的圖；

圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)的負(fù)載電壓駐波比(vswr)失配的圖；以及

圖11示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的通信信號(hào)的頻譜圖和放大的通信信號(hào)的頻譜圖。

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)的幅值和預(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)，其中，下部分通信信號(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；多爾蒂(doherty)放大器103，包括主放大器105、次放大器107和另一次放大器109，多爾蒂放大器103被配置為放大從下部分通信信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲得放大的下部分通信信號(hào)；輔放大器111，被配置為放大從上部分通信信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲得放大的上部分通信信號(hào)；以及合成器113，被配置為合成放大的下部分通信信號(hào)和放大的上部分通信信號(hào)，以獲得放大的通信信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，放大系統(tǒng)100還包括本地振蕩器、第一混合器和第二混合器，其中，本地振蕩器被配置為生成載波信號(hào)，以及其中第一混合器被配置成將下部分通信信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲得第一放大器信號(hào)，以及其中第二混合器被配置為將上部分通信信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲得第二放大器信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，主放大器105是ab類放大器，次放大器107是b類放大器和/或另一次放大器109是c類放大器。在一個(gè)實(shí)施例中，輔放大器111是a類放大器、ab類放大器、b類放大器、c類放大器或另一多爾蒂放大器。

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)的幅值和預(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，下部分通信信號(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；放大205從下部分通信信號(hào)得到的第一放大器信號(hào)，以獲得放大的下部分通信信號(hào)；放大207從上部分通信信號(hào)得到的第二放大器信號(hào)，以獲得放大的上部分通信信號(hào)；以及合成209放大的下部分通信信號(hào)和放大的上部分通信信號(hào)，以獲得放大的通信信號(hào)。放大系統(tǒng)100可以執(zhí)行方法200。

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)施例和實(shí)現(xiàn)形式。

隨著對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的需求的增加，對(duì)提高數(shù)據(jù)處理能力的期望可以由考慮這樣一種場(chǎng)景的移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營商來解決，借以該場(chǎng)景，移動(dòng)運(yùn)營商可擁有不同移動(dòng)頻譜帶(spectralband)的所有權(quán)，例如，頻譜帶1和3或頻譜帶2和4。

增加通信信號(hào)的功率頻譜密度的方法可能并沒有吸引力，其中，原因可能涉及美學(xué)，例如，由于安裝面積不足，不利于健康和不夠安全，例如，由于要安裝或安置較大且較重的無線射頻拉遠(yuǎn)單元，以及運(yùn)營支出，例如，關(guān)于資產(chǎn)管理方面的問題。

總而言之，為了解決上述對(duì)更高數(shù)據(jù)容量處理的要求，可能需要一種有效且寬頻帶的方法，其可以足以覆蓋移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營商所擁有的若干頻譜帶，以便改進(jìn)資產(chǎn)管理。

隨著使用多爾蒂放大器成為普遍采用的解決方案，提高功率放大器的效率已取得了進(jìn)展。然而，由于主放大器主設(shè)備固有的vswr負(fù)載牽引比，多爾蒂放大器可能帶寬受限。盡管進(jìn)一步將多爾蒂架構(gòu)演變成更先進(jìn)的放大器架構(gòu)，但這種帶寬受限的基本狀況還是真實(shí)存在的。

2-設(shè)備多爾蒂放大器的最低負(fù)載牽引vswr可以為2，并且這個(gè)數(shù)字在非對(duì)稱多爾蒂放大器的情況下會(huì)更高，其中，次放大峰值設(shè)備可以具有大于主放大器主設(shè)備的因數(shù)，例如，次放大器峰值設(shè)備＝2×主放大器主設(shè)備。2-設(shè)備多爾蒂放大器的工作帶寬可以覆蓋倍頻程帶寬(octavebandwidth)。然而，其可能不足以解決更高信號(hào)par的問題。

在對(duì)稱的3-設(shè)備多爾蒂放大器中，給定輸出功率回退(pobo)例如為9.3db的條件下，該負(fù)載牽引vswr比可以被計(jì)算例如為1.33。這種方法的挑戰(zhàn)在于次放大器峰值設(shè)備1和2。這兩個(gè)放大器可以由通信信號(hào)的par和輸出功率規(guī)格來決定。這樣，主放大器主設(shè)備上的vswr可以利用較小的主放大器主設(shè)備進(jìn)行偏移，緊隨主放大器主設(shè)備之后的是例如位于主放大器主設(shè)備的尺寸的1.5至2倍的區(qū)域內(nèi)的較大的次放大器。

在不同的放大器架構(gòu)即連續(xù)放大器架構(gòu)中，操作可以是將調(diào)制的通信信號(hào)數(shù)字驅(qū)動(dòng)到所附放大器的相應(yīng)路徑中。然后可以通過使用定向耦合器來重新合成放大的信號(hào)?？梢栽谳斎胩巿?zhí)行通信信號(hào)調(diào)節(jié)以使連續(xù)放大器工作。然而，為了在重新合成之后具有高效率，主放大器設(shè)備可能需要接近零的par通信信號(hào)。因此，基于此目的，盡管其是頻率不可知者，但是對(duì)連續(xù)的放大器架構(gòu)的操作是有挑戰(zhàn)性的。

連續(xù)的放大器架構(gòu)的另一挑戰(zhàn)在于，對(duì)于較大的pobo，例如，>9dbpar，通信信號(hào)，設(shè)備功率比可以超過10x。這對(duì)于低功率應(yīng)用可能是可接受的，但是對(duì)于高功率應(yīng)用可能是不合理的，因?yàn)閷?duì)于特定的應(yīng)用，更大的設(shè)備可能意味著挑戰(zhàn)而非獲益。

2-級(jí)(2-stage)連續(xù)放大器，例如，具有兩個(gè)相鄰連接的定向耦合器，可提供改進(jìn)的概念。雖然此架構(gòu)可以改進(jìn)平均效率性能，然而，如使用1-級(jí)連續(xù)放大器，它仍然可能需要驅(qū)動(dòng)主放大器主設(shè)備的零par通信信號(hào)。

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可以根據(jù)復(fù)合的連續(xù)放大器架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。放大系統(tǒng)100可以是高效和/或?qū)拵?fù)合發(fā)射機(jī)的一部分。放大系統(tǒng)100構(gòu)成如結(jié)合圖1所描述的放大系統(tǒng)100的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式。

放大系統(tǒng)100包括多爾蒂放大器103、輔放大器111和合成器113。多爾蒂放大器103包括主放大器105、次放大器107和另一次放大器109。多爾蒂放大器103還包括耦合在主放大器105的輸出和次放大器107的輸出之間的第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線303，耦合在次放大器107的輸出和另一次放大器109的輸出之間的第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線305，和耦合在另一次放大器的輸出和合成器113的第一輸入之間的第三四分之一波長(zhǎng)傳輸線307。合成器113包括或可以被實(shí)現(xiàn)為定向耦合器301。輔放大器111的輸出耦合到合成器113的第二輸入。

結(jié)合圖1所描述的處理器101未在圖中示出。

主放大器105可以稱為主放大器主設(shè)備。次放大器107可以稱為次放大器設(shè)備1。另一個(gè)次放大器109可以稱為次放大器設(shè)備2。輔放大器111可以稱為輔放大器設(shè)備。合成器113可以包括具有耦合比c的定向耦合器301。

提供高效率性能和高工作帶寬的有效方法的挑戰(zhàn)已經(jīng)帶來了額外的挑戰(zhàn)，其中，為了應(yīng)對(duì)增加的數(shù)據(jù)處理能力以及增加的頻譜線性度，數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)的par不斷增加。所描述的概念可以克服例如關(guān)于工作帶寬、高信號(hào)par和高效率的挑戰(zhàn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)放大器架構(gòu)和三路多爾蒂放大器架構(gòu)的概念可以改造為復(fù)合連續(xù)放大器架構(gòu)。這種架構(gòu)可以在主放大器105上提供減小的負(fù)載牽引vswr，從而使得在與兩個(gè)次放大器107、109一起工作期間實(shí)現(xiàn)更寬的頻率帶寬。該減小的vswr三路多爾蒂放大器103可以進(jìn)一步獨(dú)立于輔放大器111工作，以提高整個(gè)放大系統(tǒng)100的峰值功率。這種架構(gòu)可以在輸出處不會(huì)引起太多的損失的情況下，進(jìn)一步允許非零par通信信號(hào)被放大以及保持高效率。

主放大器105可以被偏置用于ab類工作。次放大器107可以被偏置用于b類工作，并且另一次放大器109可以被偏置用于c類工作。這些偏置的設(shè)置可以形成三路多爾蒂放大器103的操作。在這些相應(yīng)放大部分的輸出處，它們可以通過阻抗變換器分離。這些可以實(shí)現(xiàn)為四分之一波長(zhǎng)傳輸線303、305、307，名義上工作在工作頻帶的中心頻率處。

在主放大器105的輸出和次放大器107的輸出之間的第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線303的特性阻抗z1可以由以下等式確定：

z1＝50×(peak#1_ratio)^1/2(1)

其中，peak#1_ratio表示次放大器107的功率和主放大器105的功率之間的比率。

在次放大器107和另一次放大器109之間的第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線305的特性阻抗z2可以由以下等式確定：

z2＝50×[(peak#1_ratio×peak#2_ratio)/(1+peak#1_ratio)²]^1/2(2)

其中，peak#2_ratio表示另一次放大器109的功率和主放大器105的功率之間的比率。

第三四分之一波長(zhǎng)傳輸線307的特性阻抗z3可以由以下等式確定：

z3＝50×[(peak#2_ratio)/(1+peak#1_ratio+peak#2_ratio)]^1/2(3)

考慮例如分別使用一個(gè)10w主放大器105和兩個(gè)5w次放大器107、109的減小的vswr三路多爾蒂放大器103。這種設(shè)置可具有歸一化的功率比1：0.5：0.5，考慮到主放大器105的功率，該功率比被歸一化為1：peak#1_ratio：peak#2_ratio。計(jì)算的特征阻抗可以分別是z1＝35.35ω、z2＝16.67ω以及z3＝25ω。

被設(shè)計(jì)為提供足夠的功率和效率的單端型ab類/b類或c類放大器可以形成示出的復(fù)合連續(xù)放大器(compositesequentialamplifier，csa)100的輔放大器111。對(duì)于可以應(yīng)用于輔放大器111的放大器的類型不作限定。此外，此處也可以使用另一個(gè)減小的負(fù)載vswr三路多爾蒂放大器。輔放大器111的目的可以是確保在有源放大器之間不發(fā)生負(fù)載牽引效應(yīng)。因此，為了滿足規(guī)格可以使用單端放大器。

合成器113，例如包括定向耦合器301的合成器113，可以是現(xiàn)成產(chǎn)品，或?qū)掃吅?或例如在印刷電路板(printedcircuitboard，pcb)上的邊緣耦合的微帶。隨著集成度的提高，可能使例如包括定向耦合器301的整個(gè)合成器113，被集成到高介電襯底工藝中，例如低溫共燒陶瓷(lowtemperatureco-firedceramics，ltcc)工藝。

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。該圖還描述了閉環(huán)功能框圖，該框圖用于示出可以應(yīng)用于放大系統(tǒng)100的線性化發(fā)射和接收方案。放大系統(tǒng)100構(gòu)成如結(jié)合圖1所描述的放大系統(tǒng)100的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式。

放大系統(tǒng)100包括多爾蒂放大器103、輔放大器111和合成器113。多爾蒂放大器103包括主放大器105、次放大器107和另一放大器109。多爾蒂放大器103還包括第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線303、第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線305和第三四分之一波長(zhǎng)傳輸線307。合成器113包括定向耦合器301。多爾蒂放大器103的不同單元、合成器113和輔放大器111之間的相互連接與圖3所示的設(shè)置相同。

主放大器105可以稱為主放大器主設(shè)備。次放大器107可以稱為次放大器設(shè)備1。另一次放大器109可以稱為次放大器設(shè)備2。輔放大器111可以稱為輔放大器設(shè)備。合成器113可以包括具有耦合比c的定向耦合器301。

放大系統(tǒng)100還包括本地振蕩器401、第一混合器403、第二混合器405、輔混合器407和輔定向耦合器409。

處理器101包括通信信號(hào)提供器411、下部分通信信號(hào)提供器413、上部分通信信號(hào)提供器415、濾波器417、減法器419、加法器421和數(shù)字預(yù)失真器423。通信信號(hào)提供器411可以提供待分解，例如，分別被分離和延遲，的原始通信信號(hào)。下部分通信信號(hào)提供器413可以基于從通信信號(hào)提供器411接收的通信信號(hào)，提供下部分通信信號(hào)。上部分通信信號(hào)提供器415可以基于從通信信號(hào)提供器411接收的通信信號(hào)，提供上部分通信信號(hào)。濾波器417可以基于功率放大器(pa)，例如，多爾蒂放大器103，的傳遞函數(shù)進(jìn)行操作。

本地振蕩器401可以被配置為生成載波信號(hào)。第一混合器403可以被配置為將下部分通信信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲得要提供給多爾蒂放大器103的第一放大器信號(hào)。第二混合器405可以被配置為將上部分通信信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲得要提供給輔放大器111的第二放大器信號(hào)。

輔定向耦合器409可以被配置為從放大的通信信號(hào)得到參考信號(hào)，并且輔混合器407可以被配置為將參考信號(hào)乘以載波信號(hào)，以獲得比較信號(hào)。處理器101，例如處理器100的數(shù)字預(yù)失真器423，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，并基于該時(shí)間延遲，在時(shí)間上延遲上部分通信信號(hào)。處理器101，例如數(shù)字預(yù)失真器423，還可以被配置為基于多爾蒂放大器103的傳遞函數(shù)和/或輔放大器111的傳遞函數(shù)，對(duì)上部分通信信號(hào)進(jìn)行逆濾波。

處理器101，例如處理器101的濾波器417，可以被配置為基于多爾蒂放大器103的傳遞函數(shù)，對(duì)下部分通信信號(hào)進(jìn)行濾波，以獲得濾波后的下部分通信信號(hào)。減法器419可以被配置為將下部分通信信號(hào)減去過濾的下部分通信信號(hào)，以獲得誤差信號(hào)。加法器421可以被配置為在上部分通信信號(hào)被饋送到數(shù)字預(yù)失真器423之前，將誤差信號(hào)加至上部分通信信號(hào)。

放大系統(tǒng)100還包括第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器425、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器427和模數(shù)轉(zhuǎn)換器429。第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器425可以被配置為將下部分通信信號(hào)從數(shù)字信號(hào)域轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)域。第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器427可以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。模數(shù)轉(zhuǎn)換器429可以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。

可以通過采用濾波器417和減法器419的多爾蒂放大器103的傳遞函數(shù)的模型，通過對(duì)例如下部分通信信號(hào)上的誤差信號(hào)的基帶提取來進(jìn)行線性化。然后，在數(shù)字預(yù)失真器423內(nèi)發(fā)生反轉(zhuǎn)之前，將所得到的誤差信號(hào)由加法器421加至剩余的上部分通信信號(hào)。數(shù)字預(yù)失真器423的輸出信號(hào)可以包括上部分通信信號(hào)以及下部分通信信號(hào)的預(yù)校正信號(hào)(上述提及的誤差信號(hào))。輔放大器111可以放大經(jīng)由合成器113，例如，定向耦合器301，合成的這些信號(hào)。

在許多應(yīng)用中，輸出功率電平傳輸取決于一天中業(yè)務(wù)量狀況和使用的變化而變化。這可能意味著放大系統(tǒng)100可能無法以其最大輸出功率容量工作。因此，在低業(yè)務(wù)量狀況下保持效率性能可以成為附加優(yōu)點(diǎn)。

放大系統(tǒng)100可以通過關(guān)閉主放大器105和/或輔放大器111，從而只留下例如對(duì)等的次放大器107、109，以作為兩路對(duì)稱多爾蒂放大器工作使這成為可能。另外需指出注意的是，在低通信量狀況下，可以減少通信信號(hào)的載波數(shù)量，并因此可以減少工作帶寬。在這種情況下，兩路對(duì)稱多爾蒂放大器就足夠了。

這可以通過關(guān)斷主放大器105和輔放大器111的電源電壓，例如，漏極電源電壓，來實(shí)現(xiàn)。可以以使得次放大器107被偏置作為ab類放大器工作，同時(shí)另一次放大器109被偏置作為b類放大器工作的方式調(diào)節(jié)次放大器107、109的柵極電壓。

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)100的圖。該圖還描述了放大單元對(duì)，例如，推挽放大單元。放大系統(tǒng)100構(gòu)成如結(jié)合圖1所描述的放大系統(tǒng)100的可能的實(shí)施例。

放大系統(tǒng)100包括多爾蒂放大器103、輔放大器111和合成器113。多爾蒂放大器103包括主放大器105、次放大器107和另一次放大器109。多爾蒂放大器103還包括第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線303，第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線305和第三四分之一波長(zhǎng)傳輸線307。主放大器105包括并聯(lián)連接的第一放大單元對(duì)。次放大器107包括并聯(lián)連接的第二放大單元對(duì)。另一次放大器109包括并聯(lián)連接的第三放大單元對(duì)。輔放大器111包括并聯(lián)連接的第四放大單元對(duì)。合成器113包括定向耦合器301。未示出結(jié)合圖1所描述的處理器101。

主放大器105可以稱為主放大器主設(shè)備。次放大器107可以稱為次放大器設(shè)備1。另一放大器109可以稱為次放大器設(shè)備2。輔放大器111可以稱為輔放大器設(shè)備。合成器113可以包括具有耦合比c的定向耦合器301。

為了增加放大系統(tǒng)100的工作帶寬，如圖3和4所示的單個(gè)放大器105、107、109、111被更小的放大單元對(duì)替代，例如，設(shè)置成推挽式結(jié)構(gòu)的放大單元對(duì)。更小的放大單元可固有地提供更小的電抗，例如，與單端較大放大器105、107、109、111相比，當(dāng)被設(shè)置成推挽式結(jié)構(gòu)時(shí)，輸出功率電抗比可以加倍。因此，相對(duì)于如圖3和圖4所示的單個(gè)放大器的實(shí)現(xiàn)方式，如圖5所示的設(shè)置可以允許更大的工作帶寬。

例如，當(dāng)作為晶體管放大器工作時(shí)，在減少的通信量或負(fù)載下的情況下，提供高效率的另一方法可以是降低電源電壓，例如，放大器105、107、109、111的漏極電源電壓。此方法可以有效地降低它們的傳導(dǎo)能力，并因此可以保持效率的同時(shí)限制輸出功率。

放大系統(tǒng)100的目標(biāo)可以是實(shí)現(xiàn)超寬帶工作帶寬和高效率。此目標(biāo)可以通過允許呈現(xiàn)給主放大器105的減小的負(fù)載vswr的復(fù)合連續(xù)放大器架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，因此允許更寬的工作帶寬。復(fù)合順序放大器架構(gòu)允許在低通信量狀況下，將次放大器107、109兩者作為兩路多爾蒂放大器103工作。這允許放大系統(tǒng)100在增加的輸出功率動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)保持高效率。

在包括多爾蒂放大器103和輔放大器111的放大系統(tǒng)100中應(yīng)用的復(fù)合連續(xù)放大器架構(gòu)，在寬頻率范圍內(nèi)提供有效的通信信號(hào)放大。相對(duì)于主放大器105，可以通過減小次放大器107、109的功率比的方式，減小多爾蒂放大器103上的負(fù)載vswr。

具有信號(hào)重建目的的輔放大器111可以與多爾蒂放大器103、合成器113例如，定向耦合器301被集成在一起。輔放大器111可以被放大系統(tǒng)100線性化。

放大系統(tǒng)100的增加的工作帶寬，可以通過使用成對(duì)的放大單元，例如，推挽式結(jié)構(gòu)，替代單個(gè)放大器105、107、109來實(shí)現(xiàn)。

為了改變放大系統(tǒng)100的工作狀態(tài)，可以控制放大器105、107、109、111的電源電壓的開關(guān)狀態(tài)。這可以允許在不同的通信量或負(fù)載下，保持更高的效率性能。

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的圖601、603。圖601、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示出了通信信號(hào)的歸一化幅值與樣本指標(biāo)的關(guān)系。預(yù)定閾值如水平虛線所示。右圖603示出下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的歸一化幅值與經(jīng)偏移并按比例縮放的樣本指標(biāo)的關(guān)系。

在本示例中，具有10mhz的工作帶寬的長(zhǎng)期演進(jìn)(lte)通信信號(hào)被分解為兩個(gè)不同的通信信號(hào)部分，即下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)。下部分通信信號(hào)可以通過放大系統(tǒng)100的減小的vswr三路多爾蒂放大器103進(jìn)行饋送。上部分通信信號(hào)可以通過放大系統(tǒng)100的輔放大器111進(jìn)行饋送。通信信號(hào)的par和減小的vswr三路多爾蒂放大器103的pobo可以根據(jù)以下等式確定將通信信號(hào)分離為上部分通信信號(hào)和下部分通信信號(hào)的預(yù)定閾值：

閾值水平＝10^[(pobo–par)/20](4)

在本示例中，通信信號(hào)的par為9db，pobo為5.9db。這可以得到0.7的預(yù)定閾值。

在一個(gè)實(shí)施例中，為將通信信號(hào)分解為下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)或應(yīng)用預(yù)定閾值，使用以下例行程序，例如for循環(huán)，

forn＝1:length(signal),

ifabs[signal(n)]<threshold；

low_signal(n)＝abs[signal(n)]

upp_signal(n)＝0

else

low_signal(n)＝threshold

upp_signal(n)＝abs[signal(n)]-threshold

endif

end

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表示樣本指標(biāo)。

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)是下部分通信信號(hào)和上部分通信信號(hào)的總和。

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)100的負(fù)載電壓駐波比(vswr)和功率輸出回退(pobo)的圖701。負(fù)載電壓駐波比(vswr)可涉及放大系統(tǒng)100內(nèi)的多爾蒂放大器103。描述了次放大器107、109的功率和主放大器105的功率之比與負(fù)載電壓駐波比(vswr)和功率輸出回退(pobo)的關(guān)系。

圖701可以提供用以實(shí)現(xiàn)放大系統(tǒng)100的減小的vswr三路多爾蒂放大器103的比率的指示。次放大器107、109可以保持相同大小。

圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用不同定向耦合器301的放大系統(tǒng)100的效率的圖801、803。描述了放大系統(tǒng)100的效率與輸出功率的關(guān)系。

左圖801涉及具有50w的功率和61.9397％的平均效率的示例性放大系統(tǒng)100。主放大器105提供117.0885w的功率，次放大器107提供65.5695w的功率，另一次放大器109提供65.5695w的功率以及輔放大器111提供248.2276w的功率，其中，合成器113包括具有10db的耦合比的定向耦合器301。

右圖803涉及具有50w的功率和60.2567％的平均效率的另一示例性放大系統(tǒng)100。主放大器105提供117.0384w的功率，次放大器107提供60.86w的功率，另一次放大器109提供60.86w的功率以及輔放大器111提供238.7584w的功率，其中，合成器113包括具有9db的耦合比的定向耦合器301。

在示例中，采用具有10db和9db的耦合比的不同的定向耦合器301。圖801、803示出了次放大器107、109的功率比的差異，以及輔放大器111的功率比的差異。與次放大器107、109相比，輔放大器111可以具有增加的負(fù)載vswr，因此提供增加的工作帶寬。

圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在不同業(yè)務(wù)量下的放大系統(tǒng)的效率的圖901。描述了放大系統(tǒng)100的效率與輸出功率的關(guān)系。在低通信量狀況下，示例性放大系統(tǒng)100具有58％的平均效率。在高業(yè)務(wù)量狀況下，示例性放大系統(tǒng)100具有62％的平均效率。

在圖901中，輸出功率減少了一半，即，次放大器107、109作為兩路多爾蒂放大器103工作。在回退條件下，例如，以平均5w或10w工作，放大系統(tǒng)100可以允許額外的10％的增益。

圖10示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的放大系統(tǒng)100的電壓駐波比(vswr)失配的圖1001。電壓駐波比(vswr)被描述為針對(duì)1.1、1.3和2的電壓駐波比(vswr)的失配響應(yīng)與頻率的關(guān)系。

放大系統(tǒng)100的優(yōu)點(diǎn)是通信信號(hào)的信號(hào)調(diào)節(jié)允許數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)425、427能夠提供更寬的信號(hào)。其原因是數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)425、427可以采用較少的比特，來對(duì)原始的整個(gè)通信信號(hào)進(jìn)行采樣，或者在模擬域中提供下部分通信信號(hào)和/或上部分通信信號(hào)。

圖11示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的通信信號(hào)和放大的通信信號(hào)的頻譜圖1101、1103。頻譜被描述為功率與頻率的關(guān)系。通信信號(hào)被稱為pa輸入信號(hào)。放大的通信信號(hào)被稱為pa輸出信號(hào)。該圖還描述了被稱為誤差的偏差。

左圖1101示出了線性化之前，通信信號(hào)和放大的通信信號(hào)的頻譜。右圖1103示出了線性化之后，通信信號(hào)和放大的通信信號(hào)的頻譜。

在本示例中，示出了由放大系統(tǒng)100，例如，處理器101進(jìn)行的線性化，其中，用于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(globalsystemformobilecommunication，gsm)通信信號(hào)的4載波全球移動(dòng)通信系統(tǒng)被線性化。

下表提供了將復(fù)合順序放大器100與常規(guī)放大器進(jìn)行比較的示例性性能總結(jié)。9dbpar長(zhǎng)期演進(jìn)(lte)通信信號(hào)用于估計(jì)不同放大器架構(gòu)的平均效率。假設(shè)使用能夠提供78％的可用效率的放大器的平均功率為50w，從而確保放大器架構(gòu)的比較視圖。

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表示峰均功率比，vswr表示電壓駐波比，tx表示傳輸，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)模轉(zhuǎn)換器，adc表示模數(shù)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。