本發(fā)明涉及功率放大器單元以及包括功率放大器單元的多爾蒂(doherty)放大器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種功率放大器單元，包括：

第一輸入端子，其被配置成接收第一平衡輸入信號(hào)；

第二輸入端子，其被配置成接收第二平衡輸入信號(hào)；

輸出端子；

基準(zhǔn)端子；

第一功率放大器，其具有：

與所述第一輸入端子連接的第一pa輸入端子；以及

第一pa輸出端子；

第二功率放大器，其具有：

與所述第二輸入端子連接的第二pa輸入端子；以及

第二pa輸出端子；

平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器，其包括：

與第一pa輸出端子連接的第一平衡結(jié)點(diǎn)；

與第二pa輸出端子連接的第二平衡結(jié)點(diǎn)；

與所述輸出端子連接的非平衡結(jié)點(diǎn)；

具有第一端和第二端的第一傳輸線，其中，所述第一傳輸線的第二端與所述非平衡結(jié)點(diǎn)連接；

具有第一端和第二端的第二傳輸線，其中，所述第二傳輸線電容地和/或電感地耦合至所述第一傳輸線，第二傳輸線的第一端與所述第一平衡結(jié)點(diǎn)連接，以及第二傳輸線的第二端與所述基準(zhǔn)端子連接；

具有第一端和第二端的第三傳輸線，其中，所述第三傳輸線的第一端與所述第一傳輸線的第一端連接，以及第三傳輸線的第二端與所述基準(zhǔn)端子連接；

具有第一端和第二端的第四傳輸線，其中，所述第四傳輸線的第一端與所述第二平衡結(jié)點(diǎn)連接，第四傳輸線電容地和/電感地耦合至第三傳輸線，以及第四傳輸線的第二端與所述基準(zhǔn)端子連接；以及

連接在(i)基準(zhǔn)端子與(ii)第二傳輸線的第二端和第四傳輸線的第二端之間的偏置電路。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器還包括在第一平衡結(jié)點(diǎn)與第二平衡結(jié)點(diǎn)之間連接的調(diào)諧部件；

第一功率放大器具有相關(guān)聯(lián)的第一pa輸出電容；

第二功率放大器具有相關(guān)聯(lián)的第二pa輸出電容，以及下列項(xiàng)的組合阻抗的值：

(i)第一pa輸出電容；

(ii)第二pa輸出電容；以及

(iii)調(diào)諧部件

被配置成以理想頻帶進(jìn)行工作。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一功率放大器和第二功率放大器均具有最佳負(fù)載參數(shù)(r最佳)；以及(a)平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的第一平衡結(jié)點(diǎn)與第二平衡結(jié)點(diǎn)之間的阻抗(z差分)等于(b)平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的非平衡結(jié)點(diǎn)與基準(zhǔn)端子之間的阻抗(z單一)，并且還等于(c)最佳負(fù)載參數(shù)(r最佳)的兩倍。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，偏置電路包括偏置電壓源。偏置電路可以包括所述偏置電壓源和偏置電容器，所述偏置電壓源和所述偏置電容器彼此并聯(lián)連接如下項(xiàng)之間：(i)基準(zhǔn)端子以及(ii)所述第二傳輸線的第二端和所述第四傳輸線的第二端。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第二傳輸線的第二端通過(guò)第一rf去耦電容器與基準(zhǔn)端子連接。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第四傳輸線的第二端通過(guò)第二rf去耦電容器與基準(zhǔn)端子連接。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一功率放大器和第二功率放大器包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及在一些實(shí)施例中，包括橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，功率放大器單元包括：

串聯(lián)連接在第一pa輸出端子與第一平衡結(jié)點(diǎn)之間的第一結(jié)合線電感；以及

串聯(lián)連接在第二pa輸出端子與第二平衡結(jié)點(diǎn)之間的第二結(jié)合線電感。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器包括平面平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器或marchand平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器。

可能提供有功率放大電路，包括：

本文所公開(kāi)的任何功率放大器單元；

輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器，其具有非平衡輸入端子、平衡第一輸出端子以及平衡第二輸出端子；

其中，第一輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器輸入端子被配置成接收非平衡輸入信號(hào)，平衡第一輸出端子被配置成為功率放大器單元的第一輸入端子提供信號(hào)，以及平衡第二輸出端子被配置成為功率放大器單元的第二輸入端子提供信號(hào)。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，功率放大器電路還包括：

第一寬帶輸入匹配電路；以及

第二寬帶輸入匹配電路。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，平衡第一輸出端子與第一寬帶輸入匹配電路的輸入端子連接，以及第一寬帶輸入匹配電路的輸出端子與功率放大器單元的第一輸入端子連接。平衡第二輸出端子可以與第一寬帶輸入匹配電路的輸入端子連接，以及第二寬帶輸入匹配電路的輸出端子可以與功率放大器單元的第二輸入端子連接。

可能提供有多爾蒂(doherty)放大器，包括：

多爾蒂放大器輸出端子；

任一前述權(quán)利要求所述的功率放大器的主功率放大器單元，所述主功率放大器單元包括：主pa第一輸入端子、主pa第二輸入端子以及主pa輸出端子；

其中，主pa輸出端子通過(guò)主傳輸線與多爾蒂放大器輸出端子連接。

任意前述權(quán)利要求所述的功率放大器的峰值功率放大器單元，所述峰值功率放大器單元包括：峰值pa第一輸入端子、峰值pa第二輸入端子以及峰值pa輸出端子；

其中，峰值pa輸出端子通過(guò)(i)峰值傳輸線與(ii)補(bǔ)償傳輸線之間的串聯(lián)連接來(lái)與多爾蒂放大器輸出端子連接。

可以提供有集成電路，包括本文所公開(kāi)的任意功率放大器單元、功率放大器電路或多爾蒂放大器。

附圖說(shuō)明

盡管本公開(kāi)可以具有多種變化和變換形式，然而在附圖中是以舉例方式顯示并在下文說(shuō)明中詳細(xì)說(shuō)明其具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，超過(guò)所描述的特定實(shí)施例范圍的其他實(shí)施例也是可能的。還涵蓋屬于附屬權(quán)利要求的主旨和范圍的修改、等效物以及替代實(shí)施例。

上述討論并非意在陳述在當(dāng)前或權(quán)利要求集的范圍內(nèi)的每個(gè)示例性實(shí)施例或每個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。下面的附圖和詳細(xì)說(shuō)明還具體地舉例說(shuō)明了各種示例性實(shí)施例。各種示例性實(shí)施例可以通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述得到更完整的理解。

現(xiàn)在將僅通過(guò)示例的方式并且參照附圖來(lái)對(duì)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述，在附圖中：

圖1示出了功率放大器電路；

圖2示出了包括平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的功率放大器電路；

圖3示出了寬帶平面平衡—非平衡發(fā)轉(zhuǎn)換器；

圖4示出了寬帶功率放大器單元的示例性實(shí)施例；

圖5示出了對(duì)于圖4中的功率放大器的輸入反射系數(shù)(db)與頻率的曲線；以及

圖6示出了使用兩個(gè)寬帶功率放大器單元的超寬帶多爾蒂功率放大器。

具體實(shí)施方式

未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)(例如，5g)要求非常寬的射頻(rf)帶寬以及非常寬的視頻帶寬，同時(shí)保持高效。此外，目前所期望的是在單個(gè)功率放大器(pa)上進(jìn)行載波聚合。這種應(yīng)用要求功率放大器能夠提供非常寬的寬帶rf和視頻帶寬以及高平均效率。

圖1示出了包括pa102的功率放大器(pa)電路100。圖1將用于描述rf和視頻阻抗對(duì)pa102的寬帶性能的影響。

所述pa102具有輸入端子104和輸出端子106。輸入端子104接收被調(diào)制的輸入信號(hào)。輸出端子106通過(guò)rf匹配電路112與rf負(fù)載114連接。rf的阻抗由zrf(ω)表示，其對(duì)應(yīng)于rf負(fù)載115與rf匹配電路112的串聯(lián)阻抗。rf帶寬可以按照pa102根據(jù)輸出功率、增益以及效率在理想頻帶上的工作方式來(lái)進(jìn)行限定。

輸出端子106還通過(guò)偏置電路110與偏置電壓源108連接。從偏置電壓源108汲取的通過(guò)偏置電路110的電流將隨著pa102的輸出端子處的被調(diào)制的輸出的信號(hào)的幅值變化而變化。偏置電路110的阻抗由z視頻(ω)表示。如本領(lǐng)域所公知的，偏置電路和偏置信號(hào)還可以被稱之為視頻電路和視頻信號(hào)。

視頻帶寬可以由信號(hào)的視頻頻帶中的共振、偏置電路(其還被稱之為視頻引線或偏置電感器z視頻(ω))的阻抗的幅值以及基帶阻抗的相位的頻率響應(yīng)進(jìn)行限定。

可以從圖1看出，(流過(guò)rf匹配電路112和rf負(fù)載電路114的)rf信號(hào)和(流過(guò)偏置電路110的)視頻信號(hào)共享同一電路從而彼此高度地交互。由如下公式給出由pa器件100所看到的阻抗：

z變換(ω)＝z視頻(ω)||zrf(ω)

偏置電路110的阻抗(其還被稱之為引線阻抗)z視頻(ω)具有與rf帶寬和視頻帶寬相關(guān)的相沖突的需求。例如，如果pa電路100在rf頻率處為寬帶，重要的是，偏置路徑阻抗z視頻(ω)應(yīng)該在rf通帶頻率范圍內(nèi)盡可能的高。然而，對(duì)于pa100在視頻率下為寬帶的情況下，由晶體管所看到的在視頻率下(z變換(ω)@視頻率)的阻抗應(yīng)該相對(duì)低。此外，在視頻率下所看到的晶體管阻抗應(yīng)該是虛數(shù)。這意味著，相對(duì)于視頻率下的z視頻(ω)，zrf(ω)應(yīng)該更高。

由于圖1中的視頻信號(hào)和rf信號(hào)共享相同的路徑，因此難以將視頻信號(hào)和rf信號(hào)隔離，尤其是對(duì)于特定寬帶放大器而言。例如，如果pa102以1.8ghz進(jìn)行工作，并且理想的視頻帶寬接近900mhz，則偏置電路110(也被稱之為偏置引線)應(yīng)該在范圍為0至900mhz信號(hào)下呈現(xiàn)低阻抗，而在范圍為1.4ghz至2.2ghz信號(hào)下呈現(xiàn)高阻抗。這種情況難以執(zhí)行/實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)針對(duì)特定寬帶帶寬(既考慮視頻帶寬又考慮rf帶寬)設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)如下問(wèn)題。

1)rf帶寬和視頻帶寬對(duì)偏置電路110具有沖突需求。寬視頻帶寬對(duì)偏置電路110要求較低，而為了獲取寬rf帶寬則對(duì)偏置電路110要求較高。這種情況可能無(wú)法通過(guò)重新設(shè)計(jì)輸出網(wǎng)絡(luò)來(lái)克服。

2)rf電路對(duì)于偏置電路有110而言是可見(jiàn)的，這會(huì)使得視頻阻抗在高視頻率下發(fā)生相位變化，這會(huì)為數(shù)字預(yù)失真器(圖1中未示出)帶來(lái)問(wèn)題。

3)對(duì)于特定寬帶帶寬，尤其是對(duì)于高效pa構(gòu)思而言，難以補(bǔ)償(pa器件100)的輸出電容。

現(xiàn)在將對(duì)b級(jí)rf功率放大器的rf信號(hào)和視頻信號(hào)的屬性進(jìn)行描述。

rf信號(hào)為pa的輸出端子處的實(shí)際信號(hào)，而視頻信號(hào)是b級(jí)pa從視頻引線(偏置電路)汲取的結(jié)果電流的信號(hào)。視頻引線中的電流的級(jí)別取決于rf功率的幅值。

如果現(xiàn)在我們考慮差分拓?fù)洳⑶矣^察在差分對(duì)的設(shè)備引線處的視頻信號(hào)和rf信號(hào)的屬性，則我們可以確定rf信號(hào)是差分(或者奇模)信號(hào)，而視頻信號(hào)是共模信號(hào)(因?yàn)橐曨l信號(hào)取決于rf功率的幅值)。因此，如果使用了balun(平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器)類型的設(shè)備，則兩種類型的信號(hào)可以彼此分離并且分別終止。

圖2示出了包括功率放大器(pa)電路200，其包括用于將視頻信號(hào)和rf信號(hào)分離的平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220。

該pa電路200具有輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器228，該輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器228接收非平衡輸入信號(hào)并且提供兩個(gè)非平衡信號(hào)，所述兩個(gè)非平衡信號(hào)被提供為第一pa230和第二pa236的輸入量。第一pa230具有從輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器228接收第一平衡輸入信號(hào)的第一pa輸入端子234。第一pa230還具有第一pa輸出端子224。第二pa232具有從輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器228接收第二平衡輸入信號(hào)的第二pa輸入端子236。第二pa230還具有第二pa輸出端子226。

在該示例中，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220包括具有如下四個(gè)繞組的變壓器：在變壓器246的初級(jí)側(cè)的第二繞組250和第四繞組254，以及在變壓器246的次級(jí)側(cè)的第一繞組248和第三繞組252。第二繞組250和第四繞組254串聯(lián)連接在第一pa輸出端子224與第二pa輸出端子226之間。偏置結(jié)點(diǎn)258被限定為第二繞組250與第四繞組254的串聯(lián)連接之間的結(jié)點(diǎn)。

第二繞組250磁耦合到第一繞組248。第四繞組254磁耦合到第三繞組252。第一繞組248和第三繞組252串聯(lián)連接在平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220的基準(zhǔn)端子244(諸如，接地端)與非平衡輸出端子/結(jié)點(diǎn)256之間。平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220的非平衡輸出端子/結(jié)點(diǎn)256與rf負(fù)載214連接。

平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220還包括連接在基準(zhǔn)端子244與偏置結(jié)點(diǎn)258之間的偏置電路222。偏置電路222向平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220提供偏置電流i偏置。在該示例中，偏置電路222包括偏置電感器240、偏置電容器242以及偏置電壓源238。偏置電壓源238和偏置電感器240串聯(lián)連接在偏置結(jié)點(diǎn)258與基準(zhǔn)端子244之間。偏置電容器242也連接在偏置結(jié)點(diǎn)258與基準(zhǔn)端子244之間，使得該偏置電容器242與偏置電壓源238與偏置電感器240并聯(lián)。

在圖2中，rf電路對(duì)于視頻路徑是不可見(jiàn)的，因此視頻阻抗在高視頻率下的任意相位變化以及對(duì)于數(shù)字預(yù)失真器的任意相關(guān)問(wèn)題都能夠得到減輕。此外，如果能夠增大變壓器246的耦合，則能夠減小/最小化每條路徑的視頻電感。

圖2中的電路使用了變壓器，這種情況難以在平面pcb技術(shù)中是實(shí)現(xiàn)。此外，變壓器無(wú)法提供一種便利方式來(lái)補(bǔ)償?shù)谝籶a器件230和第二pa器件232的輸出電容。如果在對(duì)平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器220中的信號(hào)進(jìn)行組合之前以寬帶的方式補(bǔ)償輸出電容，則能夠改善第一pa器件230和第二pa器件232的寬帶(rf)操作。

此外，如果pa器件230、232被用于諸如帶寬多爾蒂電路的高級(jí)pa體系結(jié)構(gòu)，則重要的是使用最小延遲來(lái)補(bǔ)償該電容使得在平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器后的總延遲不超過(guò)90度。

圖3示出了寬帶平面平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器320，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該寬帶平面平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器320適用于pa器件的輸出電容補(bǔ)償。在該示例中，平面平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器是從marchand平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器衍生出的。這種類型的平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器可以在50歐姆阻抗級(jí)下工作，并且還可以使用某些阻抗變換(例如，12.5歐姆差分阻抗至50歐姆單端阻抗)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及可以呈現(xiàn)介于30至40％的部分帶寬。

圖3中所示的平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器320具有第一差分/非平衡結(jié)點(diǎn)324、第二差分/非平衡結(jié)點(diǎn)326、單端/平衡結(jié)點(diǎn)328以及諸如接地端的基準(zhǔn)端子309。該平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器還具有兩組寬邊耦合線以及在差分端的調(diào)諧電容器340。

第一組寬邊耦合線包括第一傳輸線330和第二傳輸線332。第一傳輸線330具有第一端和第二端。第一傳輸線330的第二端與非平衡結(jié)點(diǎn)328連接。第二傳輸線332也具有第一端和第二端。第二傳輸傳輸線332電容和/或電感耦合至第一傳輸線330。第二傳輸線332的第一端與第一平衡結(jié)點(diǎn)324連接。第二傳輸線332的第二端與基準(zhǔn)端子309連接。

第二組寬邊耦合線包括第三傳輸線334和第四傳輸線336。第三傳輸線334具有第一端和第二端。第三傳輸線334的第一端與第一傳輸線330的第一端連接第三傳輸線334的第二端與基準(zhǔn)端子309連接。第四傳輸線336也具有第一端和第二端。第四傳輸線336的第一端與第二平衡結(jié)點(diǎn)326連接。第四傳輸傳輸線336電容和/或電感耦合至第三傳輸線334。第四傳輸線336的第二端與基準(zhǔn)端子309連接。

如果差分側(cè)和單端側(cè)的阻抗保持相等(z差分＝z單一)，則這種類型的平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器能夠被設(shè)計(jì)成針對(duì)特定寬帶(對(duì)于具有50％以上的部分帶寬的情況呈現(xiàn)出高于25db的反射系數(shù))。在一個(gè)示例中，z差分＝50歐姆以及z單一＝50歐姆。在這種特定情況下，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器320沒(méi)有提供任何阻抗變換并且在通帶下相當(dāng)于50歐姆的傳輸線。此外，通過(guò)恰當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)這種平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器寬邊耦合線的奇模阻抗來(lái)以任意阻抗級(jí)別設(shè)計(jì)該平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器。

圖4示出了寬帶功率放大器單元402的示例性實(shí)施例。

該功率放大器單元402包括能夠接收第一平衡輸入信號(hào)的第一輸入端子404、能夠接收第二平衡輸入信號(hào)的第二輸入端子406、輸出端子408以及基準(zhǔn)端子409。

功率放大器單元402的輸出端子408與寬帶輸出匹配電路478連接，而寬帶輸出匹配電路478則與rf負(fù)載480連接。

在該示例中，圖4還示出輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器450。輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器450具有非平衡輸入端子、平衡第一輸出端子以及平衡第二輸出端子。第一輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器輸入端子接收非平衡輸入信號(hào)。平衡第一輸出端子為功率放大器單元402的第一輸入端子提供信號(hào)，以及平衡第二輸出端子為功率放大器單元402的第二輸入端子406提供信號(hào)。

在該示例中，輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器450的平衡第一輸出端子與第一寬帶輸入匹配電路452的輸入端子連接。第一寬帶輸入匹配電路452的輸出端子與功率放大器單元402的第一輸入端子404連接以提供第一平衡輸入信號(hào)。輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器450的平衡第二輸出端子與第二寬帶輸入匹配電路454的輸入端子連接。第二寬帶輸入匹配電路454的輸出端子與功率放大器單元402的第二輸入端子406連接以提供第二平衡輸入信號(hào)。

功率放大器單元402包括第一功率放大器410和第二功率放大器416。第一功率放大器410具有第一pa輸入端子412和第一pa輸出端子414。第一pa輸入端子412與所述第一輸入端子404連接。第一功率放大器410具有與基準(zhǔn)端子409連接的第一pa基準(zhǔn)端子。

第二功率放大器416具有第二pa輸入端子418和第二pa輸出端子420。第二pa輸入端子418與所述第二輸入端子406連接。第二功率放大器416具有與基準(zhǔn)端子409連接的第二pa基準(zhǔn)端子。

在該示例中，第一功率放大器410和第二功率放大器416都被實(shí)現(xiàn)為橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(ldmos)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)。在其他示例中，第一功率放大器410和第二功率放大器416可以是任意類型的晶體管。

功率放大器單元402還包括平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422，該平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422包括第一平衡結(jié)點(diǎn)424、第二平衡結(jié)點(diǎn)426以及非平衡結(jié)點(diǎn)428。第一平衡結(jié)點(diǎn)424與第一pa輸出端子414連接。第二平衡結(jié)點(diǎn)426與第二pa輸出端子420連接。非平衡結(jié)點(diǎn)428與輸出端子408連接。

平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422還包括第一傳輸線430和第二傳輸線432，所述第一傳輸線430和所述第二傳輸線432彼此電容和/或電感耦合。第一傳輸線430具有第一端和第二端。第一傳輸線430的第二端與非平衡結(jié)點(diǎn)428連接。第二傳輸線432具有第一端和第二端。第二傳輸線的第一端與第一平衡結(jié)點(diǎn)424連接。在該示例中，第二傳輸線432的第二端通過(guò)最佳第一rf去耦合電容器456連接至基準(zhǔn)端子409。

平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422還包括第三傳輸線434和第四傳輸線436，所述第三傳輸線434和所述第四傳輸線436彼此電容和/或電感耦合。第三傳輸線434具有第一端和第二端。第三傳輸線434的第一端與第一傳輸線430的第一端連接第三傳輸線434的第二端與基準(zhǔn)端子409連接。第四傳輸線436具有第一端和第二端。第四傳輸線436的第一端與第二平衡結(jié)點(diǎn)426連接。在該示例中，第四傳輸線436的第二端通過(guò)最佳第二rf去耦合電容器458連接至基準(zhǔn)端子409。

通過(guò)這種方式，第一傳輸線430和第三傳輸線434串聯(lián)連接在非平衡結(jié)點(diǎn)428(用于連接至rf負(fù)載)與基準(zhǔn)端子409之間。偏置結(jié)點(diǎn)460被限定為第一傳輸線430與第三傳輸線434串聯(lián)連接之間的結(jié)點(diǎn)。偏置結(jié)點(diǎn)與第二傳輸線432的第二端和第四傳輸線436的第二端連接。

平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器還包括連接在(i)基準(zhǔn)端子409與(ii)偏置結(jié)點(diǎn)460之間的偏置電路438。在該示例中，偏置電路438包括偏置電壓源462和偏置電容器464，所述偏置電壓源462和所述偏置電容器464彼此并聯(lián)連接在基準(zhǔn)端子409與偏置結(jié)點(diǎn)460之間。

在圖4的示例中，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422還包括連接在第一平衡結(jié)點(diǎn)424與第二平衡結(jié)點(diǎn)426之間的調(diào)諧部件440。調(diào)諧部件440(其還可以被稱之為分流器部件)可以是電容器或電感器(這取決于pa器件410、416的技術(shù)以及工作的頻率)。該調(diào)諧部件440被用于對(duì)功率放大器單元402進(jìn)行調(diào)諧以在理想的rf頻率下進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮鳌?/p>

如圖4所示，第一功率放大器410具有相關(guān)聯(lián)的第一pa輸出電容(cdev)422，以及第二功率放大器416具有相關(guān)聯(lián)的第二pa輸出電容(cdev)444。輸出電容的包容表示ldmos設(shè)備的真實(shí)/實(shí)際結(jié)構(gòu)。

如下面將更加詳細(xì)描述的那樣，有利地，可以調(diào)諧部件440的阻抗值進(jìn)行選擇以在理想的頻帶下進(jìn)行操作。也就是說(shuō)，可以基于第一pa輸出電容422和第二pa輸出電容444的阻抗值來(lái)選擇/設(shè)計(jì)調(diào)諧部件440的阻抗值。

對(duì)于寬帶操作而言，可以按照兩倍的pa器件410、416的基阻抗來(lái)設(shè)計(jì)平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422，這可以通過(guò)如下公式進(jìn)行限定。

假定pa器件410、416的輸出電容(第一pa輸出電容442和第二pa輸出電容444)不存在，則公式(1)中的阻抗(r最佳)是pa器件410、416為了遞送最大功率所需要的負(fù)載。

z差分＝z單一＝2r最佳(2)

在該特定情況下(公式(2)的平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則)，一些或所有的所需要的調(diào)諧電容可以由pa器件410、416的輸出電容(第一pa輸出電容442和第二pa輸出電容444)所代替。通過(guò)這種方式，pa器件410、416的輸出電容可以通過(guò)特定寬帶方式進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)維持寬帶平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器操作。相對(duì)于沒(méi)有利用(i)第一pa輸出電容442、(ii)第二pa輸出電容444以及(iii)調(diào)諧部件440的組合阻抗值的情況而言，上述方式能夠使得pa器件410、416大體上呈現(xiàn)實(shí)阻抗，或者至少具有較小的虛分量。這還能夠提供良好的q因數(shù)。

也就是說(shuō)，第一功率放大器410和第二功率放大器416都具有最佳負(fù)載參數(shù)(r最佳)；以及

(a)平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422的第一平衡結(jié)點(diǎn)424與第二平衡結(jié)點(diǎn)426之間的阻抗(z差分)等于

(b)平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422的非平衡結(jié)點(diǎn)428與基準(zhǔn)端子409之間的阻抗(z單一)，還等于

(c)第一功率放大器410和第二功率放大器416的最佳負(fù)載參數(shù)(r最佳)的兩倍。

圖5示出了對(duì)于圖4中的功率放大器的輸入反射系數(shù)(db)與頻率的曲線500。示出了針對(duì)最佳負(fù)載(r最佳)pa器件的內(nèi)部漏極處的反射系數(shù)。曲線500所顯示的頻率范圍為1.6ghz至2.8ghz。對(duì)于一些應(yīng)用而言，可能需要小于-20db的輸入反射系數(shù)。在大約1.75ghz至大約2.75ghz之間曲線500的輸入反射系數(shù)小于-20db，這可以認(rèn)為表示設(shè)備在特定帶寬內(nèi)具有可接受性能。

根據(jù)圖5明顯的是，使用圖4中的平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器以及使用pa器件的輸出電容作為(至少部分)所述平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的調(diào)諧電容會(huì)造成特定寬帶操作。這種結(jié)構(gòu)的另一重要特征在于，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的接地端可以被用于將dc偏置電流饋送至pa器件的漏極，從而為流入pa器件的視頻電流提供低阻抗路徑。

返回至圖4，在該示例中的功率放大器單元402還示出了串聯(lián)連接在第一pa輸出端子414與第一平衡結(jié)點(diǎn)424之間第一結(jié)合線電感(lb)，以及串聯(lián)連接在第二pa輸出端子420與第二平衡結(jié)點(diǎn)426之間的第二結(jié)合電線感(lb)。第一結(jié)合線電感466和第二結(jié)合線電感468用于將功率放大器連接至平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422。

如上面所討論的，平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器422的優(yōu)點(diǎn)在于，其起到的作用非常類似于rf通帶中的傳輸線，并且因此容易地且便利地用于代替諸如超寬帶(uwb)多爾蒂放大器的高級(jí)寬帶pa體系結(jié)構(gòu)中的傳輸線部件，從而產(chǎn)生緊湊且寬帶的電路。圖6示出了一種這樣的使用這種耦合器制成的uwb多爾蒂。

圖6示出了使用如圖4所示的兩個(gè)寬帶pa單元602a、602b的超寬帶多爾蒂pa600。多爾蒂放大器具有多爾蒂放大器輸出端子686。

多爾蒂pa600包括主pa單元602a和峰值pa單元602b。主寬帶pa單元602a包括主pa第一輸入端子604a、主pa第二輸入端子606a以及主pa輸出端子608a。峰值寬帶pa單元602b包括峰值pa第一輸入端子604b、峰值pa第二輸入端子606b以及峰值pa輸出端子608b。

多爾蒂pa600還包括輸入分路器670，該輸入分路器670具有分路器輸入端子、分路器主輸出端子682以及分路器峰值輸出端子684。輸入分路器670接收輸入信號(hào)。分路器主輸出端子682提供主分路信號(hào)。分路器峰值輸出端子684提供峰值分路信號(hào)。在該示例中，移相器(未示出)被單獨(dú)地設(shè)置在主pa單元602a的前面使得主分路信號(hào)相對(duì)于峰值分路信號(hào)的相位差為900。

分路器主輸出端子682與主輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器650a的主非平衡輸入端子。主輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器650a的主平衡第一輸出端子與主第一寬帶輸入匹配電路652a的輸入端子連接。主第一寬帶輸入匹配電路652a向主pa第一輸入端子604a提供主第一平衡輸入信號(hào)。主輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器650a的主平衡第二輸出端子與主第二寬帶輸入匹配電路654a的輸入端子連接。主第一寬帶輸入匹配電路654a向主pa第一輸入端子606a提供主第二平衡輸入信號(hào)。

分路器峰值輸出端子684與峰值輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器650b的峰值非平衡輸入端子。峰值輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器650b的峰值平衡第一輸出端子與峰值第一寬帶輸入匹配電路652b的輸入端子連接。峰值第一寬帶輸入匹配電路652b的輸出端子向峰值pa第一輸入端子604b提供峰值第一平衡輸入信號(hào)。峰值輸入平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器650b的峰值平衡第二輸出端子與峰值第二寬帶輸入匹配電路654b的輸入端子連接。峰值第二寬帶輸入匹配電路654b的輸出端子向峰值pa第二輸入端子604b提供峰值第二平衡輸入信號(hào)。

主pa輸出端子608a與主傳輸線676的第一端連接。主傳輸線676的第二端與多爾蒂放大器輸出端子686連接。主傳輸線676的電氣長(zhǎng)度為θ主，使得頻帶的中心頻率處總電氣長(zhǎng)度(θ主+平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的相位延遲)等于90^o，并且主傳輸線676的阻抗為2×r最佳(主)(r最佳(主)為整個(gè)主pa單元602a的最佳阻抗)。

峰值pa輸出端子608b與峰值傳輸線672的第一端連接。峰值傳輸線672的第二端與補(bǔ)償傳輸線674的第一端連接。補(bǔ)償傳輸線674的第二端與多爾蒂放大器輸出端子686連接。峰值傳輸線672的電氣長(zhǎng)度為θ峰值，使得峰值設(shè)備前面的總相位延遲(θ峰值+平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的相位延遲)等于90o，并且主傳輸線676的阻抗為2×r最佳(峰值)(r最佳(峰值)為整個(gè)峰值pa單元602b的最佳阻抗)。補(bǔ)償傳輸線674具有提供另一900相位偏移的電氣長(zhǎng)度，使得峰值pa單元602b的輸出信號(hào)與主pa單元602a的輸出信號(hào)同相。該補(bǔ)償傳輸線674的阻抗也為2×r最佳(峰值)。

多爾蒂放大器輸出端子686與寬帶輸出匹配電路678的輸入端子連接，而寬帶輸出匹配電路679則與rf負(fù)載680連接。

使用圖6中的多爾蒂放大器中的寬帶pa單元602a和602b能夠有利地提供特定寬帶多爾蒂放大器。寬帶單元可用于多種應(yīng)用，包括寬帶pab級(jí)放大器、移相放大器、適用于所有頻帶的寬帶多爾蒂放大器以及3路和4路多爾蒂放大器。

圖4和圖6中的寬帶pa單元能夠使得平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器被設(shè)計(jì)成其結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：幾乎沒(méi)有或沒(méi)有阻抗變換，并且阻抗近似等于pa器件的基阻抗的兩倍。此外，pa器件的輸出電容可以用于有助于平衡—非平衡轉(zhuǎn)換器的調(diào)諧電容。此外，寬帶pa單元的傳輸線類型屬性可以有益地用于形成寬帶多爾蒂放大器。

上面附圖中的指令和/或流程圖步驟可以按照任意順序來(lái)執(zhí)行，除非明確陳述了特定的順序。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，盡管已經(jīng)討論了一組示例性指令/方法，但是還可以以各種方式對(duì)本說(shuō)明書(shū)中的材料進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生其他示例，并且應(yīng)該在該詳細(xì)描述所提供的上下文內(nèi)進(jìn)行理解。

在一些示例性實(shí)施例中，上述這組指令/方法步驟被實(shí)現(xiàn)為功能和軟件指令，所述功能和軟件指令體現(xiàn)為一組可執(zhí)行指令，這組可執(zhí)行指令實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)或機(jī)器上，所述計(jì)算機(jī)或機(jī)器使用所述可執(zhí)行指令進(jìn)行編程或者受所述可執(zhí)行指令的控制。這樣的指令被加載用于在處理器(諸如，一個(gè)或更多個(gè)cpu)上執(zhí)行。術(shù)語(yǔ)處理器包括微處理器、微控制器、處理器模塊或子系統(tǒng)(包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器或微控制器)或其他控制或計(jì)算設(shè)備。處理器可以表示單個(gè)部件或多個(gè)部件。

在其他示例中，本文所示的一組指令/方法以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和指令被存儲(chǔ)在相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備中，這些相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或更多個(gè)非易失性機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀或計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)。這樣的計(jì)算機(jī)可讀或計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)被認(rèn)為是制品(或者制造的產(chǎn)品)的一部分。制品或制造的產(chǎn)品的一部分可以表示任意制造的單一部件或多個(gè)部件。本文所限定的非易失性機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)不包括信號(hào)，但是這樣介質(zhì)能夠?qū)π盘?hào)和/或其他易失性介質(zhì)中的信息進(jìn)行接收并處理。

本說(shuō)明書(shū)中所討論的材料的示例性實(shí)施例可以整體地或部分地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)或基于設(shè)備和/或服務(wù)的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些可以包括云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)、桌面、處理器、查找表、微控制器、消費(fèi)性設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施或其他支持設(shè)備和服務(wù)。如本文和權(quán)利要求中可以使用的那樣，提供了如下非排他性定義。

在一個(gè)示例中，本文所討論的一個(gè)或更多個(gè)指令或步驟被自動(dòng)化。術(shù)語(yǔ)“自動(dòng)化”或“自動(dòng)地”(以及類似于如上項(xiàng)的變體)表示使用計(jì)算機(jī)和/或機(jī)械/電氣設(shè)備對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)和/或處理器進(jìn)行的控制的操作，而無(wú)需人工干預(yù)、觀察、努力和/或決定。

應(yīng)當(dāng)理解的是，所述的被耦合或連接的任意部件可以直接或間接地耦合或連接。在間接耦合的情況下，附加部件可以位于所述的被耦合或連接的兩個(gè)部件之間，而同時(shí)仍然能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的功能。

在本說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)根據(jù)所選擇的一組細(xì)節(jié)多示例性實(shí)施例進(jìn)行了陳述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以實(shí)踐包括所選擇的不同組細(xì)節(jié)的許多其他示例性實(shí)施例。意圖在于如下實(shí)施例覆蓋所有可能的示例性實(shí)施例。