[发明专利]一种用于操作功率放大器和负载调制网络的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作功率放大器的系统和方法，特别是，尽管不是唯一地，涉及负载调制网络及其用于多尔蒂（Doherty）功率放大器的用途。

背景技术

在现代无线通讯中，普遍需要使用功率放大器来放大无线通信所需要的信号。随着电信访问量和普及度的日益增长，针对放大器质量和效率的需要也在飞速增长。

目前，普遍用于例如CDMA-2000、WCDMA和LTE等无线通信的复杂调制信号通常具有高峰均功率比（PAPR）的特性。该高峰功率比又需要先进的放大器结构来有效地放大信号。

这是因为为了更好地适应这些类型的调制信号，功率放大器必须是非常线性的，以防止带内失真和带外泄露。通常来说，实现这一点的一种选择是在远离放大器饱和点的大回退区操作该放大器。但是，这会不可避免地导致低效率和高功耗的问题。因此，我们需要一种更好的放大器结构来提升效率，并且不以过度牺牲其线性度作为代价。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了用于功率放大器的负载调制网络（LMN）的设计方法，其中，该负载调制网络配置成与功率放大器的多个放大模块的各自电流比所对应的传输线特性阻抗进行相关的优化和操作。

通过考虑两个子放大器之间的电流比，LMN的特性阻抗可以达成用于克服传统设计中存在的不完善性的负载调制。因此，通过这一点可以大大提高放大器的效率和输出功率。本发明不仅提供了全面而深入的理论分析以描述其基本原理和设计程序，而且提供了大量的模拟和实验测量结果以验证其可行性。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于操作功率放大器的方法，其包括以下步骤：

确定功率放大器的第一放大器组件产生的第一阻抗；

确定功率放大器的第二放大器组件产生的第二阻抗；和

通过引入第一放大器组件所输送的最大电流和第二放大器组件所输送的最大电流的电流比，优化调整第一阻抗或第二阻抗到最优的阻抗条件。

在第一方面的实施例中，最优的阻抗条件是用于第一放大器组件的高功率工作区域。

在第一方面的实施例中，最优的阻抗条件是用于第二放大器组件的高功率工作区域。

在第一方面的实施例中，当第一阻抗基本匹配输出负载的阻抗，达到最优的阻抗条件。

在第一方面的实施例中，第二阻抗基本匹配输出负载的阻抗，达到最优的阻抗条件。

在第一方面的实施例中，功率放大器包括一个或多个与配置成调节第一阻抗的第一放大器组件相关联的阻抗变换器。

在第一方面的实施例中，一个或多个与第一放大器组件相关联的阻抗变换器连接有第一放大器。

在第一方面的实施例中，功率放大器包括一个或多个与配置成调节第二阻抗的第二放大器组件相关联的阻抗变换器。

在第一方面的实施例中，与第二放大器组件相关联的一个或多个阻抗变换器连接有输出负载。

在第一方面的实施例中，第一和第二阻抗通过调整一个或多个与第一或第二放大器组件相关联的阻抗变换器而调整。

在第一方面的实施例中，一个或多个变换器特征阻抗通过阻抗/电流比关系而表示，因此通过引入电流比调节一个或多个变换器阻抗。

在第一方面的实施例中，电流比通过用于高功率区的第二放大器组件所输送的最大电流除以第一放大器组件所输送的最大电流所定义。

在第一方面的实施例中，电流比通过改变第一放大器组件所输送的电流和/或改变第二放大器组件所输送的电流而改变。

在第一方面的实施例中，阻抗/电流比关系定义为用于与第一放大器组件相关联的阻抗变换器Z_T=δZ₀，其中：

Z_T是与第一放大器组件相关联的用于阻抗变换器的特征阻抗，

δ是由第二放大器组件所输送的最大电流除以第一放大器组件所输送的最大电流所定义的电流比；和

Z₀是系统阻抗。

在第一方面的实施例中，阻抗/电流比关系定义为Z_T'=δ/sqrt（1+δ²）。

Z_T'是针对与第二放大器组件相关联的阻抗变换器的特征阻抗，

δ是由第二放大器组件所输送的最大电流除以第一放大器组件所输送的最大电流所定义的电流比；和

Z₀是系统阻抗。

在第一方面的实施例中，功率放大器是多尔蒂（Doherty）放大器。