[发明专利]空载调制高效功率放大器

说明书

描述了用于多类、宽带、空载调制功率放大器的装置和方法。功率放大器(500)可以包括以第一放大类操作的主放大器(532)和以第二放大类操作的多个峰值放大器(536，537，538)。主放大器(532)和峰值放大器(536，537，538)可以并行地对从待放大的输入信号得到的信号的部分进行操作。主放大器(532)在功率放大器的完全接通状态(所有放大器放大)和完全回退状态(峰值放大器空闲)之间可能看不到其负载阻抗的调制。通过避免负载调制，功率放大器(500)可以表现出相比于传统的多尔蒂放大器改进的带宽和效率。

技术领域

本技术涉及高速高功率放大器，其可以由晶体管构成，该晶体管由例如但不限于氮化镓的半导体材料形成。

背景技术

由半导体材料形成的高速功率放大器具有各种有用的应用，例如射频(RF)通信、雷达、射频能量、功率转换和微波应用。近年来，氮化镓半导体材料由于其理想的电子特性和电光特性而受到了相当大的关注。由于其宽带隙，GaN比其他半导体例如硅更能抵抗雪崩击穿，并能在更高的温度下保持电性能。与硅相比，GaN还具有更高的载流子饱和速度，并且可以维持更高的功率密度。另外，GaN具有纤锌矿晶体结构，是非常稳定和坚硬的材料，具有高热导率，并且具有比其他传统的半导体例如硅、锗和砷化镓高得多的熔点。因此，GaN对于高速、高电压、和高功率应用是有用的。

在当前和所提出的通信标准(例如WiMax、4G和5G)下支持移动通信和无线因特网接入的应用可能对由半导体晶体管构成的高速放大器提出严格的性能要求。放大器可能需要满足与输出功率、信号线性、信号增益、带宽和效率有关的性能规范。

发明内容

描述了用于放大射频信号的装置和方法。多类、空载调制功率放大器可以包括多个放大器，这些放大器以不同的放大等级并行地对接收的信号的部分进行操作，并且向功率放大器的公共输出提供放大的信号。主放大器可以放大低信号电平和高信号电平的信号。次级放大器(称为峰值放大器)在低信号电平处可以是空闲的(非放大)，并且随着信号电平增加而变为激活的(放大)。不管次级放大器是空闲还是完全放大，主放大器可以在其输出处看到相同的阻抗，从而避免了主放大器的负载调制，而负载调制对于传统的多尔蒂(Doherty)放大器而言是常见的。多类空载调制功率放大器的峰值效率可能出现在比传统的多尔蒂放大器更深的回退功率处。

一些实施方式涉及多类功率放大器。多类功率放大器可以包括：第一电路支路中的第一放大器，其被布置成以第一放大器类操作；第二电路支路中的第二放大器，其被布置成以不同于第一放大器的第二放大器类操作；以及阻抗逆变器，其被配置成接收来自第一放大器和第二放大器的组合输出。多类功率放大器还可以包括：在第三电路支路中的第三放大器，其被布置成以第二放大器类操作；以及组合节点，其被配置成接收来自阻抗逆变器和第三放大器的输出并且将组合的输出提供给多类功率放大器的输出端口以用于驱动负载。

一些实施方式涉及操作多类功率放大器的方法。该方法可以包括以下动作：将待放大的信号划分为第一信号、第二信号和第三信号，第一信号被提供给第一电路支路、第二信号被提供给第二电路支路，第三信号被提供给第三信号支路；在第一电路支路中，利用以第一放大器类操作的第一放大器来放大第一信号；在第二电路支路中，利用以不同于第一放大器类的第二放大器类操作的第二放大器来放大第二信号；在第三电路支路中，利用以第二放大器类操作的第三放大器来放大第三信号；组合来自第一放大器和第二放大器的输出，并且将组合的输出提供给阻抗逆变器；在组合节点处组合来自阻抗逆变器的输出和来自第三放大器的输出；以及将来自组合节点的输出提供给多类功率放大器的输出端口。

前述装置和方法实施方式可以用上文描述的或下文进一步详细描述的方面、特征和动作的任何合适的组合来实施。根据以下结合附图的描述，可以更全面地理解本教导的这些和其他方面、实施方式和特征。

附图说明