[发明专利]放大器组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种放大器组件。

背景技术

在通信工程的许多领域中，传输过程的线性度是一项关键要求。特别是，对于数字传输系统这是极为重要的。

发射机中的非线性促使了不希望看到的发射，这削弱了其他参与者或其它传输服务器的链接质量。此外，非线性引起失真，对链接本身的质量产生负面影响。

到目前为止，该问题已经通过将相对于平均输出功率的高频输出段进行限幅处理而被解决。因此，例如，10db或更多的输出功率作为储备（“回退”）并不罕见，以确保所需的线性度。

系统过大具有许多缺点。首先，制造成本较高。另一方面，功率效率低，即，发射机的效率随着增加回退快速下降。随着效率降低，功率损耗增加。必须提供相应的冷却系统，以消散所产生的废热。

因此，例如，冷却系统必须安装在基站，基站的持续运行进一步恶化基站的功率平衡，此时应考虑所需的冷却功率。出于此原因，现代基站的效率的典型值通常位于单位数百分比范围。

一般来说，使用具有对应数字预失真的对称或非对称的多尔蒂放大器（Doherty amplifiers）作为移动基站发射机的结构。在这种线性传输装置中，必须对功率放大器以及在信号路径中的所有其它子组件关于具有最大线性可能的传输特点的简单的预失真进行设计。

然而，在大多数情况下，这是在信号上段动态范围内唯一以效率为代价的方法。利用传统数字化预失真的具有高波峰因数信号的多尔蒂放大器，在AB类操作中可以获得相对于输出功率级更高的效率。

为了提供最高可能的效率，需要开发非常复杂的放大器模型，以实时实现数字预失真。这也必须考虑老化影响和环境变量。由于太过复杂，多尔蒂概念的潜能不能被充分地利用。

其它概念，例如LINC原理（具有非线性组件的线性放大器），这是一种使用非线性放大器实现放大调幅信号的技术，是一种低效率以及高复杂度的多级LINC系统。

由于使用了电源电压调制器，通过所使用的电压调节器可以降低整体设计的损耗。因此，为了限制损耗，需要限制电压电平，理想地固定以及预定义那些电压。因此，在多标准多频带发射机中所需的灵活性和高效率的组合是很难实现（如果实现的话）。

两个相位调制信号现在可以用高效率饱和或转换放大器处理，并且可以利用这些放大器的高效率。源自先前技术的相应LINC发射机的框图如图2所示。因此，对于峰值输出功率，该放大器结构组成了一种非常有效的设计。

如图3所示，然而随着峰值因数的增加，输入信号的效率迅速下降。与线性放大器设计（如A类操作或者AB类操作的功率放大器）相比，LINC设计的能量效率随着回退的增加而以相当快的速度降低。这可归因于以下事实：输出端的功率合成器从具有最大输出功率的两个信号中合成了一种低功率信号。在此情况下，功率合成器消耗了过量的功率。从而导致了低输出功率下的低的系统效率。

而非隔离合成器的使用能够使效率增加，这仅仅以低线性为代价的情况下才有可能实现。

一种补救措施是提供如图4所示的多级LINC设计。 在此，附加输出级被引入用于两个放大器，为了在低功率下输出信号的合成期间保持移相角度尽可能小，并由此使功率组合器中的损耗最小。 以图5中的相位图为例，说明了该原理。该相位图针对的是具有三个输出级的多级LINC系统。

正如从图6可以看出，通过调整多级LINC（ML-LINC）系统中输出级的输出功率，整体效率和动态范围均提高，相对于具有高波峰因数的信号放大器的纯LINC系统架构。

可以使用不同技术来产生所需的附加输出级。

输出功率的调节方式依赖于在任何给定时刻获得的输入功率，例如，通过粗略跟踪具有或不具有输入功率的调节的饱和输出阶段的供电电压，或者通过动态缩放输出晶体管的有效范围，或者通过负载调制。在该过程中，LINC系统的两个路径同时并以相同的方式按比例缩小，即，使用对称的功率级，使得该设计可以保持非常简单。

此外，尽管以更高的系统复杂度为代价，但是使用不对称的功率级仍能具有更好的效率。

然而，输出功率调节与多级LINC系统中相对应的相位调节信号的正确时间巧合对于信号的线性度和质量是重合极为重要的。由于不同的信息部分需要被制在不同的系统途径，必须采取措施使得两个信息部分在输出时再次结合，使信号失真最小化，这可能导致不需要的发射。

发明内容