專利名稱：陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設(shè)備。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，基站設(shè)備中的射頻功率放大電路越來越多的采用Doherty放大電路，該電路大大提高了基站設(shè)備的功放效率，從而減小熱耗、降低運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本， 提高基站設(shè)備的可靠性，同時(shí)也降低了整個(gè)基站設(shè)備的成本。隨著Doherty技術(shù)的逐步完善，Doherty電路的利用越來越廣泛，對(duì)Doherty電路的效率和線性的要求也越來越高。因而，需要對(duì)優(yōu)化Doherty電路進(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般通過優(yōu)化Doherty電路輸入端的微帶功分器實(shí)現(xiàn)對(duì)Doherty電路的優(yōu)化。但是，現(xiàn)有技術(shù)方案的優(yōu)化過程較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種陶赫蒂Doherty電路、多路陶赫蒂Doherty電路和基站設(shè)備，能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)對(duì)Doherty電路的優(yōu)化，提高Doherty電路的線性和效率。本發(fā)明一方面提供一種陶赫蒂Doherty電路，所述Doherty電路包括輸入電橋的第一端口為輸入端，第四端口通過隔離端負(fù)載接地；第二端口接均值功率放大支路的輸入端；第三端口接峰值功率放大支路的輸入端；所述均值功率放大支路包括均值功率放大器；所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器；所述均值功率放大支路和所述峰值功率放大支路相接后通過阻抗變換網(wǎng)絡(luò)與第二負(fù)載相連；所述輸入電橋的隔離端負(fù)載為非匹配負(fù)載。本發(fā)明另一方面提供一種多路陶赫蒂Doherty電路，所述電路包括至少兩個(gè)所述的Doherty電路。本發(fā)明另一方面還提供一種基站設(shè)備，所述基站設(shè)備包括所述的Doherty電路。本發(fā)明實(shí)施例中，通過改進(jìn)Doherty電路的輸入電橋部分，利用工作在C類的峰值功率放大器在不同輸入功率下回波不一樣的特性和輸入電橋在失配負(fù)載下功率分配不一樣的特性，設(shè)置輸入電橋的隔離端接非匹配負(fù)載，從而使得所述Doherty電路的均值功率放大器和峰值功率放大器的輸入功率分配比隨功率不同而發(fā)生變化，達(dá)到優(yōu)化Doherty電路的效率和線性的目的。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的Doherty電路原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的Doherty電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種Doherty電路，能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)對(duì)Doherty電路的優(yōu)化，提高Doherty電路的線性和效率。參照?qǐng)D1，為本發(fā)明實(shí)施例一的Doherty電路原理圖。所述Doherty電路包括輸入電橋1(圖1中Doherty電橋)、均值功率放大支路2、峰值功率放大支路3、阻抗變換網(wǎng)絡(luò) 4、隔離端負(fù)載5、以及第二負(fù)載6。所述輸入電橋1的第一端口 Pl為輸入端，第四端口 P4通過隔離端負(fù)載5接地；第二端口 P2接均值功率放大支路2的輸入端；第三端口 P3接峰值功率放大支路3的輸入端。所述均值功率放大支路2可以包括均值功率放大器。所述峰值功率放大支路3可以包括峰值功率放大器。所述均值功率放大支路2和所述峰值功率放大支路3相接后通過阻抗變換網(wǎng)絡(luò)4 與第二負(fù)載6相連。所述輸入電橋1的隔離端負(fù)載5為非匹配負(fù)載。本發(fā)明實(shí)施例中，通過改進(jìn)Doherty電路的輸入電橋部分，利用工作在C類的峰值功率放大器在不同輸入功率下回波不一樣的特性和輸入電橋在失配負(fù)載下功率分配不一樣的特性，設(shè)置輸入電橋的隔離端接非匹配負(fù)載，從而使得所述Doherty電路的均值功率放大器和峰值功率放大器的輸入功率分配比隨功率不同而發(fā)生變化，達(dá)到優(yōu)化Doherty電路的效率和線性的目的。參照?qǐng)D2，為本發(fā)明實(shí)施例二的Doherty電路原理圖。所述Doherty電路包括輸入電橋10、均值功率放大支路、峰值功率放大支路、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)、隔離端負(fù)載70、以及第
二負(fù)載80。所述均值功率放大支路包括均值功率放大器20 (即主功放)和第二波長(zhǎng)線50。所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器30 (即輔助功放)和第一波長(zhǎng)線40。所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)為第三波長(zhǎng)線60。其中，所述輸入電橋10的第一端口 Pl為輸入端，作為所述Doherty電路的輸入端；所述輸入電橋10的第四端口 P4為隔離端，通過所述隔離端負(fù)載70接地；所述輸入電橋 10的第二端口 P2為耦合端，接所述均值功率放大器20的輸入端；所述輸入電橋10的第三端口 P3為直通端，接所述第一波長(zhǎng)線40的一端。所述第一波長(zhǎng)線40的另一端接所述峰值功率放大器30的輸入端。所述均值功率放大器20的輸出端接所述第二波長(zhǎng)線50的一端。所述峰值功率放大器30的輸出端和所述第二波長(zhǎng)線50的另一端短接，一同接所述第三波長(zhǎng)線60的一端。所述第三波長(zhǎng)線60的另一端接所述第二負(fù)載80。所述均值功率放大器20的電源端和所述峰值功率放大器30的電源端均接工作電源 Vcc。如圖2所示，所述Doherty電路由兩個(gè)功率放大器組成均值功率放大器20和峰值功率放大器30。所述均值功率放大器20工作在B類或AB類，所述峰值功率放大器30工作在C類。該電路中，兩個(gè)功率放大器不是輪流工作的，所述均值功率放大器20 —直工作，而所述峰值功率放大器30需要到設(shè)定的峰值才工作。與所述均值功率放大器20相連的第二波長(zhǎng)線50是阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，其目的是在所述峰值功率放大器30工作時(shí)，減小均值功率放大器20的視在阻抗，以保證所述峰值功率放大器30工作時(shí)與其后面的電路組成的有源負(fù)載的阻抗變低，這樣均值功率放大器20輸出的電流就變大了。由于在均值功率放大器20 之后設(shè)置了第二波長(zhǎng)線50，為了使兩個(gè)功率放大器的輸出同相，相應(yīng)的，在所述峰值功率放大器30之前設(shè)置第一波長(zhǎng)線40，使之產(chǎn)生90°相移，如圖2所示。需要說明的是，所述第一波長(zhǎng)線40用于使所述均值功率放大器20和峰值功率放大器30的輸出同相，因此，所述第一波長(zhǎng)線40的規(guī)格可以根據(jù)實(shí)際需要任意設(shè)定。所述第二波長(zhǎng)線50和第三波長(zhǎng)線60均是用作阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選的，所述第二波長(zhǎng)線50和第三波長(zhǎng)線60可以均采用四分之一波長(zhǎng)線。所述均值功率放大器20工作在B類，當(dāng)輸入信號(hào)比較小的時(shí)候，只有均值功率放大器20處于工作狀態(tài)。當(dāng)均值功率放大器20管子的輸出電壓達(dá)到峰值飽和點(diǎn)時(shí)，理論上的效率能夠達(dá)到78. 5%。如果此時(shí)將激勵(lì)加大一倍，則管子在達(dá)到峰值的一半時(shí)就將出現(xiàn)飽和，其效率也達(dá)到最大的78. 5 %，所述峰值功率放大器30開始與所述均值功率放大器20 一起工作。所述峰值功率放大器30工作在C類，其門限設(shè)置為激勵(lì)信號(hào)電壓的一半。所述峰值功率放大器30的引入，使得從均值功率放大器20的角度看，負(fù)載減小了，因?yàn)樗龇逯倒β史糯笃?0對(duì)負(fù)載的作用相當(dāng)于串聯(lián)了一個(gè)負(fù)阻抗，所以，即使所述均值功率放大器 20的輸出電壓飽和恒定，但輸出功率因負(fù)載的減小卻持續(xù)增大(即為流過負(fù)載的電流變大了)。當(dāng)達(dá)到激勵(lì)的峰值時(shí)，所述峰值功率放大器30也達(dá)到自身效率的最大點(diǎn)，這樣兩個(gè)功率放大器合在一起的效率就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單個(gè)B類功率放大器的效率。單個(gè)功率放大器的最大效率78. 5%出現(xiàn)在峰值處，而對(duì)于圖2所示電路，78. 5%的效率在峰值的一半就出現(xiàn)了。 所以圖2所示結(jié)構(gòu)的Doherty電路中，每個(gè)功率放大器都能達(dá)到最大的輸出功率，整個(gè)電路能夠達(dá)到很高的效率。設(shè)定，所述第一端口和第二端口為匹配端口，即為第一端口的反射系數(shù)Γ 1和第二端口的反射系數(shù)Γ2均為0;而第三端口和第四端口所接負(fù)載分別呈現(xiàn)反射系數(shù)為Γ3 和Γ 4。I S211和I S311分別為輸入至所述均值功率放大器和峰值功率放大器的功率。從理論上而言，當(dāng)輸入電橋隔離端接匹配負(fù)載時(shí)，第四端口的反射系數(shù)Γ4 = 0， 當(dāng)?shù)谌丝诘姆瓷湎禂?shù)Γ3興0時(shí)，由第三端口失配帶來的反射功率全部被第四端口負(fù)載吸收。即|S21|和|S31|不隨反射系數(shù)Γ 3的變化而變化。而當(dāng)輸入電橋隔離端接的是非匹配負(fù)載時(shí)，隔離端(即為第四端口)的反射系數(shù) Γ4興0，從第三端口反射到隔離端的功率又被反射回電橋，使得|S21|和|S31|會(huì)隨著反射系數(shù)Γ 3和Γ 4的變化而變化。本發(fā)明實(shí)施例所述Doherty電路中，所述輸入電橋10的隔離端接非匹配負(fù)載，也可以說是，所述輸入電橋10隔離端的反射系數(shù)Γ4興0。一般而言，所述輸入電橋10的第二負(fù)載80為50 Ω，當(dāng)所述隔離端負(fù)載70也為 50 Ω時(shí)，即為匹配負(fù)載，此時(shí)Γ4 = 0。因此，本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙?fù)載80為50 Ω時(shí)，所述隔離端負(fù)載70為非50 Ω 負(fù)載或者為非50Ω等效負(fù)載，使得所述隔離端為非匹配負(fù)載，隔離端的反射系數(shù)Γ4興0。
由此使得，本發(fā)明實(shí)施例中，分別輸入至所述均值功率放大器20和峰值功率放大器30的功率|S21|和|S31|的分配比隨輸入功率的變化而變化。本發(fā)明實(shí)施例中，通過改進(jìn)Doherty電路的輸入電橋部分，利用工作在C類的峰值功率放大器30在不同輸入功率下回波不一樣的特性和輸入電橋在失配負(fù)載下功率分配不一樣的特性，設(shè)置輸入電橋10的隔離端接非匹配負(fù)載，從而使得所述Doherty電路的均值功率放大器20和峰值功率放大器30的輸入功率分配比隨功率不同而發(fā)生變化，達(dá)到優(yōu)化 Doherty電路的效率和線性的目的。下面通過對(duì)兩個(gè)功率放大器的輸入功率的分析，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所述輸入電橋 10隔離端接非匹配負(fù)載從而對(duì)Doherty電路性能帶來的影響，進(jìn)行詳細(xì)介紹。當(dāng)輸入小功率時(shí)，所述峰值功率放大器30處于完全關(guān)閉狀態(tài)，其輸入阻抗回波， 即所述輸入電橋的哪個(gè)輸出端不匹配，則在該不匹配的端口引起反射，反射信號(hào)進(jìn)入到輸入電橋的輸入端和隔離端，其中，電橋的輸入端接匹配負(fù)載，吸收反射功率。本發(fā)明實(shí)施例所述Doherty電路中，所述輸入電橋10的隔離端接非匹配負(fù)載，則由輸出端反射回的信號(hào)在隔離端無法被吸收，從而再次引起反射。該反射信號(hào)進(jìn)入均值功率放大器20和峰值功率放大器30，而再次進(jìn)入到峰值功率放大器30支路的信號(hào)將重復(fù)前面的反射，最終結(jié)果是進(jìn)入峰值功率放大器30支路的信號(hào)將部分進(jìn)入均值功率放大器20的支路(另一部分被電橋的輸入端吸收)。這樣一來，在小功率情況下，進(jìn)入到峰值功率放大器30支路的功率將減小，使得所述峰值功率放大器30在小功率下開關(guān)特性更好，對(duì)均值功率放大器20而言，可提高其效率。另外，均值功率放大器20將得到更多的輸入功率，提高Doherty電路的增益， 從而降低了輸入電橋10的輸入端驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出功率，提高了整個(gè)Doherty電路的效率。隨著輸入功率的增加，所述峰值功率放大器30慢慢開啟，其輸入端回波不斷改善，輸入電橋10的功率分配比將不斷發(fā)生變化，進(jìn)入到峰值功率放大器30支路的功率增加，從而使得峰值功率放大器30支路對(duì)均值功率放大器的負(fù)載牽引效果更好。由此，不僅可以提高Doherty電路的效率，還能有效改善電路的線性。對(duì)于傳統(tǒng)的Doherty電路，在輸入端的電橋功分電路中，其電橋隔離端通常接 50 Ω匹配負(fù)載，使隔離端反射系數(shù)Γ4 = 0，由此可以保證電橋的輸出功率分配比不隨輸出端所接負(fù)載的變化而變化，這樣傳統(tǒng)的Doherty電路，其輸入端在不同輸入功率時(shí)其輸入功率分配比保持不變。而本發(fā)明實(shí)施例中，將傳統(tǒng)Doherty電路中輸入電橋的隔離端負(fù)載由匹配負(fù)載變?yōu)榉瞧ヅ湄?fù)載，使得隔離端的反射系數(shù)Γ4興O。由此使得，本發(fā)明實(shí)施例所述輸入電橋的輸出功率分配比將隨輸出端所接負(fù)載的匹配程度的不同而不同。本發(fā)明實(shí)施例所述Doherty電路，通過對(duì)其輸入電橋的改進(jìn)，使得整個(gè)電路的輸入功率分配比更適合Doherty電路的理想特性，不僅可以提高電路的效率，而且還可以改善電路的部分線性。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，所述均值功率放大支路還可以包括功分器和至少兩個(gè)均值功率放大器，所述輸入電橋的第二端口通過功分器接至少兩個(gè)均值功率放大器的輸入端。進(jìn)一步的，所述峰值功率放大支路還包括功分器和至少兩個(gè)峰值功率放大器，所述輸入電橋的第三端口通過功分器接至少兩個(gè)峰值功率放大器的輸入端。
需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例所述Doherty電路可以為對(duì)稱Doherty電路(傳統(tǒng) Doherty電路)、或者A-Doherty (非對(duì)稱Doherty)電路等。 所述傳統(tǒng)Doherty電路與非對(duì)稱Doherty電路的電路結(jié)構(gòu)相同(如圖2所示)，區(qū)別在于所述峰值功率放大器和峰值功率放大器的功率是否相同。傳統(tǒng)輸入電路的峰值功率放大器和峰值功率放大器的功率相同；而非對(duì)稱Doherty電路的峰值功率放大器和峰值功率放大器的功率不同。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多級(jí)Doherty電路，該多級(jí)Doherty電路在上述的對(duì)稱或非對(duì)稱Doherty電路的基礎(chǔ)上，均值功率放大支路包括功分器和至少兩個(gè)均值功率放大器，輸入電橋的第二端口通過功分器與兩個(gè)或兩個(gè)以上均值功放相連，和/或，峰值功率放大支路包括功分器和至少兩個(gè)峰值功率放大器，輸入電橋的第三端口通過功分器與兩個(gè)或兩個(gè)以上的峰值功放相連?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明實(shí)施例中，具體的均值功率放大支路或峰值功率放大支路中阻抗變換網(wǎng)絡(luò)或調(diào)相網(wǎng)絡(luò)與功率放大器的連接結(jié)構(gòu)并不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施及效果，在本發(fā)明實(shí)施例中可以不予限定。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種N-Way Doherty (多路Doherty)電路，所述電路包括至少兩個(gè)本發(fā)明前述實(shí)施例所述的Doherty電路或多級(jí)Doherty電路。所述Doherty電路可以為傳統(tǒng)Doherty電路和/或非對(duì)稱Doherty電路等。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基站設(shè)備，所述基站設(shè)備的射頻功率放大電路采用本發(fā)明前述實(shí)施例所述的Doherty電路來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)施例提供的射頻功率放大電路(Doherty電路)也可以應(yīng)用于其他通信領(lǐng)域，例如雷達(dá)、衛(wèi)星通信等。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種Doherty電路和基站設(shè)備，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想， 在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述Doherty電路包括輸入電橋的第一端口為輸入端，第四端口通過隔離端負(fù)載接地；第二端口接均值功率放大支路的輸入端；第三端口接峰值功率放大支路的輸入端；所述均值功率放大支路包括均值功率放大器；所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器；所述均值功率放大支路和所述峰值功率放大支路相接后通過阻抗變換網(wǎng)絡(luò)與第二負(fù)載相連；所述輸入電橋的隔離端負(fù)載為非匹配負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述均值功率放大支路包括均值功率放大器和第二波長(zhǎng)線，所述輸入電橋的第二端口接所述均值功率放大器的輸入端，所述均值功率放大器的輸出端接第二波長(zhǎng)線的一端，所述第二波長(zhǎng)線的另一端與所述峰值功率放大支路相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述峰值功率放大支路包括第一波長(zhǎng)線和峰值功率放大器，所述輸入電橋的第三端口通過第一波長(zhǎng)線接所述峰值功率放大器的輸入端，所述峰值功率放大器的輸出端與所述均值功率放大支路相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)為第三波長(zhǎng)線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述第二負(fù)載為50歐姆負(fù)載或50歐姆等效負(fù)載，所述隔離端負(fù)載為非50歐姆負(fù)載或非50歐姆等效負(fù)載。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述 Doherty電路為對(duì)稱Doherty電路、或者非對(duì)稱Doherty電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任意一項(xiàng)所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述第二波長(zhǎng)線為四分之一波長(zhǎng)線。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述第三波長(zhǎng)線為四分之一波長(zhǎng)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述均值功率放大支路包括功分器和至少兩個(gè)均值功率放大器，所述第二端口通過功分器接至少兩個(gè)均值功率放大器的輸入端；和/或，所述峰值功率放大支路包括功分器和至少兩個(gè)峰值功率放大器，所述第三端口通過功分器接至少兩個(gè)峰值功率放大器的輸入端。
10.一種多路陶赫蒂Doherty電路，其特征在于，所述電路包括至少兩個(gè)權(quán)利要求1至 9任一項(xiàng)所述的Doherty電路。
11.一種基站設(shè)備，其特征在于，所述基站設(shè)備包括如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的 Doherty 電路。
全文摘要
一種陶赫蒂Doherty電路，所述Doherty電路包括輸入電橋的第一端口為輸入端，第四端口通過隔離端負(fù)載接地；第二端口接均值功率放大支路的輸入端；第三端口接峰值功率放大支路的輸入端；所述均值功率放大支路包括均值功率放大器；所述峰值功率放大支路包括峰值功率放大器；所述均值功率放大支路和所述峰值功率放大支路相接后通過阻抗變換網(wǎng)絡(luò)與第二負(fù)載相連；所述輸入電橋的隔離端負(fù)載為非匹配負(fù)載。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多路陶赫蒂Doherty電路和基站設(shè)備。采用本發(fā)明實(shí)施例，能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)對(duì)Doherty電路的優(yōu)化，提高Doherty電路的線性和效率。
文檔編號(hào)H04W88/08GK102265506SQ201180000992
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者吳喬, 夏宏亮, 曾軍, 李松, 武勝波, 燕忌 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司