[发明专利]用于补偿负载变化的功率放大器和控制方法

说明书

描述了一种功率放大器和控制功率放大器的方法。功率放大器(300)包括混合合路器(310)，混合合路器(310)包括第一输入端口和第二输入端口、隔离端口和输出端口，其中，混合合路器(310)在所述输出端口传送输出功率。包括平衡放大器装置(320)，平衡放大器装置(320)包括主放大器装置、第一峰值放大器和第二峰值放大器，其中，主放大器装置的输出端以及第一峰值放大器和第二峰值放大器的输出端与混合合路器(310)的第一输入端口和第二输入端口耦合，以在输出端口提供输出功率。第三峰值放大器(330)具有耦合到混合合路器(310)的隔离端口的输出端。峰值信号分配电路向第一峰值放大器、第二峰值放大器和第三峰值放大器的输入端口分配峰值放大信号。

技术领域

本公开一般涉及一种功率放大器和控制功率放大器的方法，更具体地，但非排他地，涉及一种功率放大器和控制功率放大器以分配峰值放大器信号，从而补偿负载变化，使得能够最小化或消除主放大器和峰值放大器的部分或全部负载调制的方法。可以通过驱动电路驱动功率放大器以执行该方法。该功率放大器或方法可以用于移动通信基站。

背景技术

功率放大器可能需要处理包括高峰均功率比的信号。对于此类信号，功率放大器将在某个回退功率(即低于最大功率)下工作，但需要能够处理偶尔出现的功率峰值。这使得设计高功率效率的放大器变得困难。由于移动电信标准信号中的峰均比较高(即对于LTE，接近9dB)，因此放大器尺寸应比功率放大器(power amplifier，PA)平均提供给天线负载的功率大八倍。这使得实现高效率、低功耗的PA变得困难。

已知的所谓Chireix放大器和Doherty放大器都以动态负载调制的形式共享一种共同的方法，该方法使放大器的不同组件(即晶体管)能够以最大电压摆幅工作，因此当以一定回退驱动这些放大器时，具有高功率效率。

Doherty放大器使用主放大器和峰值放大器(或辅放大器)。主放大器是一个在放大器的输入端有一些信号时一直工作的放大器。峰值放大器(或辅放大器)是当输入信号超过某个预定义功率阈值时才工作的放大器。在低于该阈值时，峰值放大器是空闲的。

US2005/0134377描述了一种Doherty功率放大器的实施方式。主放大器实现为平衡放大器，辅放大器连接到正交混合合路器的隔离端口。在正交混合合路器的输出端相加并收集总功率。

发明内容

在第一方面中，提供了一种功率放大器，包括：混合合路器，包括第一输入端口和第二输入端口、隔离端口和输出端口，其中，混合合路器用于在输出端口传送输出功率；平衡放大器装置，包括主放大器装置、第一峰值放大器和第二峰值放大器，其中，主放大器装置的输出端和第一峰值放大器和第二峰值放大器的输出端与混合合路器的第一输入端口和第二输入端口耦合，以在输出端口提供输出功率；第三峰值放大器，具有耦合到混合合路器的隔离端口的输出端；峰值信号分配电路，用于向第一峰值放大器、第二峰值放大器和第三峰值放大器的输入端口提供峰值放大信号。混合合路器(在本领域中有时称为混合耦合器)可以是正交混合合路器。

在耦合到混合合路器的隔离端口(即通常端接的输出端口)的峰值放大器提供峰值放大信号，以及在耦合到混合合路器的输入端口的第一峰值放大器和第二峰值放大器也提供峰值放大信号，可以实现低负载牵引比(load-pull ratio)并减轻主放大器装置所经历的关断阻抗(off-impedance)。因此，可以控制放大器的负载调制，以在整个功率范围内降低或甚至消除LPR。因此，在高功率(例如1KW，以9dB回退工作)宽带(即40％带宽)的功率放大器设计下，可以提高功率放大器的回退平均效率。换言之，提供了一种能够在有用的回退电平下高效工作的功率放大器架构，该功率放大器架构也可以在宽带宽上高效工作。这种功率放大器用于现代移动通信基础设施，例如LTE或5G网络。