CN108702133A - 复合功率放大器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种复合功率放大器***(100)。所述复合功率放大器***包括被配置为接收输入信号的输入节点(102)、被配置为输出输出信号的输出节点(104)，以及一起配置在连接于所述输入节点(102)和所述输出节点(104)之间的多路Doherty结构中的至少第一功率放大器(106)、第二功率放大器(108)、第三功率放大器(110)和第四功率放大器(112)。所述第一功率放大器(106)和所述第二功率放大器(108)被配置为功率放大器的Chireix对，并被配置为作为多路Doherty结构中的主功率放大器操作。第三功率放大器(110)被配置为作为多路Doherty结构中的第一辅助功率放大器进行操作，并且第四功率放大器(112)被配置为作为多路Doherty结构中的第二辅助功率放大器进行操作。此外，本发明还涉及一种包括这种复合功率放大器的发射器。

Description

复合功率放大器
技术领域
本发明涉及一种用于放大电信号的复合功率放大器***。此外，本发明还涉及一种包括这种复合功率放大器的发射器。
背景技术
由于移动电信标准信号(即长期演进(long term evolution，LTE)信号)中的峰值与平均值之比接近9dB，所以放大器大小应该比功率放大器(power amplifier，PA)平均交付给天线负载的功率大八倍。这使得难以实现高效率、低功耗的功率放大器。
已经提出了几种PA架构来在低功率水平(即回退功率水平)下提高效率。基本上，这些架构基于两种主要技术：电压调制和负载调制。
电压调制技术主要受调制器信号带宽容量和调制器效率的限制：无论是在最大功率还是在回退功率。
对于高负载牵引比要求，负载调制技术受效率与带宽权衡的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种减轻或解决传统解决方案的缺陷和问题的解决方案。
本发明的另一目的是提供一种用于放大要馈送到天线的电信号的复合功率放大器***，以及包括这种放大器***的发射器设备，该放大器***在低功率水平提供比根据传统技术的功率放大器更高的效率。
本发明的另一个目的是提供一种用于放大要馈送到天线的电信号的复合功率放大器***，以及包括这种放大器***的发射器设备，该放大器***提供改进的效率对带宽、在回退功率水平上改进的效率、放大器***发送有限峰值和均值比的瑞利分布式信号的改进的平均效率中的至少一个。
本发明实施例致力于基于负载调制的一组技术，并通过减少功率放大器实现中使用的设备的负载牵引比的需求来改善效率与带宽之间的权衡。
上述目的由独立权利要求的主题来实现。本发明的其他有利的实施形式可以存在于从属权利要求中。
在下文中，IQ数据信号可以被理解为包括同相数据信号或I数据信号以及正交数据信号或Q数据信号的数据信号。
根据本发明的第一方面，提供了一种复合功率放大器***。所述复合功率放大器***包括被配置为接收输入信号的输入节点、被配置为输出输出信号的输出节点以及一起配置在连接于所述输入节点和所述输出节点之间的多路多赫蒂(Doherty)结构中的至少第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器和第四功率放大器。所述第一功率放大器和所述第二功率放大器被配置为功率放大器的其列克斯(Chireix)对，并被配置为作为多路Doherty结构中的主功率放大器进行操作。所述第三功率放大器被配置为作为多路Doherty结构中的第一辅助功率放大器(优选第一峰值放大器)进行操作，并且所述第四功率放大器被配置为作为多路Doherty结构中的第二辅助功率放大器(优选第二峰值放大器)进行操作。
利用根据本发明第一方面的复合功率放大器***，功率放大器可以在较宽范围的回退功率电平上保持高效率。此外，从回退功率电平的效率的第一峰值到复合功率放大器***的最大输出功率，所述效率可以保持几乎恒定。
在根据第一方面的复合功率放大器***的第一可能实施形式中，所述复合功率放大器***还包括驱动信号设备，其被配置为向所述第一功率放大器提供第一驱动信号、向所述第二功率放大器提供第二驱动信号、向所述第三功率放大器提供第三驱动信号、以及向所述第四功率放大器提供第四驱动信号。所述驱动信号设备被配置为将所述第一驱动信号提供给所述第一功率放大器，以便为所述输入信号的所有电压电平操作所述第一功率放大器，并将所述第二驱动信号提供给所述第二功率放大器，以便为所述输入信号的所有电压电平操作第二功率放大器。
此处以及在下面的应用中，所述输入信号的幅度可以是电压电平和/或电流电平。
通过提供这样的驱动信号设备，可以在所有功率放大器的全功率范围被最优使用的同时优化所述复合功率放大器***的效率。
在根据第一方面的第一种实施形式的复合功率放大器***的第二可能实施形式中，所述驱动信号设备包括数字硬件。
在根据第一方面的第一或第二实施方式的复合功率放大器***的第三可能实施形式中，所述驱动信号设备被配置为提供所述第一驱动信号，使得所述第一驱动信号的幅度与所述输出信号的输出电压成线性关系，直到所述第一功率放大器的最大电压摆动的输出电压，提供所述第二驱动信号，使得所述第二驱动信号的幅度与所述输出信号的输出电压成线性关系，直所述第二功率放大器的最大电压摆动的输出电压，并且其中，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号之间的相位差恒定，直到所述第一功率放大器和所述第二功率放大器中的至少一个的最大电压摆动的输出电压。所述幅度根据所述第一功率放大器和所述第二功率放大器如何被驱动可以是电压幅度和/或电流幅度。
提供这种驱动信号提供了所述复合功率放大器的期望的高效率。通过所述第一驱动信号和所述第二驱动之间相位差的适当改变以及所述第一和第二驱动信号的幅度的适当改变来实现所述复合功率放大器的期望的效率峰值。
在根据第一方面的第三实施形式的复合功率放大器***的第四可能实施形式中，所述驱动信号设备被配置为提供所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，使得所述第一驱动信号的幅度、所述第二驱动信号的幅度、所述第一驱动信号和所述第二驱动信号之间的相位差中的至少一个，对高于所述第一功率放大器的最大电压摆动的输出电压和所述第二功率放大器的最大电压摆动的输出电压的输出电压，以非线性方式改变。
以非线性方式改变相位以获得效率曲线的优化形状是有利的。
在根据第一方面的第一至第四实施形式中的任一种的复合功率放大器***的第五可能实施形式中，所述驱动信号设备被配置为提供第三驱动信号以激活所述第三功率放大器，用于输出信号电压水平超过第一预定阈值电平。
通过以这种方式激活所述第三功率放大器，可以提供所述复合功率放大器的高效率。
在根据第一方面的第五实施形式的复合功率放大器***的第六可能实施形式中，所述驱动信号设备被配置为提供第四驱动信号以激活所述第四功率放大器，用于所述输出信号的电压水平超过第二预定阈值电平，第二预定阈值电平高于第一预定阈值电平。
通过以这种方式激活所述第四功率放大器，可以提供所述复合功率放大器的高效率。
在根据第一方面的第六实施形式的复合功率放大器***的第七可能实施形式中，基于最接近零输出电压的所述复合功率放大器***的效率峰值，和所述第三功率放大器的峰值输出功率或第四功率放大器的峰值输出功率与所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的峰值输出功率之和的比率，来确定所述第一预定阈值电平和所述第二预定阈值电平。
所述复合功率放大器的大小从所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的大小以及所述复合功率放大器效率的第一峰值的位置确定开始。效率的第一峰值是最接近所述复合功率放大器的效率曲线峰值的零输出电压的峰值。所述第一功率放大器和所述第二功率放大器通常被选择为具有相同的最大输出功率。然后由上述设计参数给出所述第二峰值。当最大化所述复合功率放大器的效率时，所述第一预定阈值电平和所述第二预定阈值电平因此由给定参数确定。
在根据第一方面的第六或第七实施形式的复合功率放大器***的第八可能实施形式中，所述驱动信号设备被配置为提供所述第三驱动信号和所述第四驱动信号，其具有以非线性形式随所述输出信号的电压变化的幅度和恒定的相位。所述幅度根据所述第三功率放大器和所述第四功率放大器如何被驱动可以是电压幅度和/或电流幅度。
通过以非线性方式改变所述第三驱动信号和所述第四驱动信号的电压，可以优化所述复合功率放大器***的效率。
在根据第一方面或第一方面的前述实施形式中的任一种的复合功率放大器***的第九可能的实施形式中，所述复合功率放大器***还包括第一适配网络和第二适配网络，其中所述第一适配网络连接在所述第一功率放大器的输出与公共节点之间，并且所述第二适配网络连接在所述第二功率放大器的输出与所述公共节点之间，以提供所述功率放大器的Chireix对。
根据第九可能的实施形式的所述复合功率放大器***的优点在于其易于实现和优化。
在根据第一方面的第九实施形式的复合功率放大器***的第十可能的实施形式中，所述复合功率放大器***还包括第三适配网络，其中所述公共节点经由所述第三适配网络连接到所述输出节点。
在根据第一方面的第九实施形式的复合功率放大器***的第十一可能的实施形式中，所述第三功率放大器的输出经由所述第三适配网络连接到所述输出节点。
在根据第一方面的第九、第十或第十一实施形式的复合功率放大器***的第十二可能实施形式中，所述第四功率放大器的输出直接连接到所述输出节点。
根据第十、十一或十二可能实施形式的复合功率放大器***的优点在于易于实现和优化。当然可以使所述复合功率放大器***以不同的方式布置，但是所描述的布置是有利的。
在根据第一方面或第一方面的前述实施形式中的任一种的复合功率放大器***的第十三可能的实施形式中，所述第三功率放大器的峰值输出功率或所述第四功率放大器的峰值输出功率与所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的峰值输出功率之和的比率在1-2之间。
可以选择比率在所述区间之外，但是在所述区间内的比率在宽的回退功率区间内提供复合功率放大器***的高效率。在通常的电信应用中，希望直到约9dB的回退功率保持高效率。
在根据第一方面的第十三实施形式的复合功率放大器***的第十四可能实施形式中，所述第三功率放大器和所述第四功率放大器被配置为具有相等的峰值输出功率。
这使得复合功率放大器***更容易实现。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于无线通信***的发射器设备。根据第二方面的发射器设备包括根据第一方面或第一方面的任一实施形式的复合功率放大器***。
根据第二方面的发射器设备可以以无线电频率操作。在这种应用中，射频可能意味着从1MHz到300GHz的频率范围。
根据本发明的第二方面的发射器设备提供了与本发明的第一方面以及第一方面的不同实施形式相同的益处和优点。
附图说明
图1以框图形式示意性地示出了根据本发明实施例的复合功率放大器***。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的复合功率放大器***。
图3示出了作为根据图2中的实施例的复合功率放大器***的标准化输出电压的函数的效率。
图4a示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的不同驱动信号的幅度。
图4b示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的不同驱动信号的相位。
图5a示出了从最大功率根据图2所示的本发明实施例的复合功率放大器***中的不同功率放大器的漏极电压摆动，其是以dB为单位的输出功率的函数。
图5b示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的漏极电压的相位。
图6a示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的漏极阻抗的幅度。
图6b示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出电压的函数的漏极阻抗的相位。
图7示意性地示出了根据本发明实施例的复合功率放大器***。
图8示意性地示出了用于无线通信***的发射器设备，该发射器设备包括根据图2或图3的复合功率放大器***。
具体实施方式
在下面对本发明实施例的详细描述中，相同的附图标记将用于不同附图中的相应特征。
图1以框图形式示意性地示出了根据本发明实施例的复合功率放大器***100。复合功率放大器***100包括被配置为接收输入信号的输入节点102、被配置为输出输出信号的输出节点104。复合功率放大器***100包括一起配置在多路多赫蒂(Doherty)结构中的第一功率放大器106、第二功率放大器108、第三功率放大器110和第四功率放大器112，并且连接在输入节点102和输出节点104之间。第一功率放大器106和第二功率放大器108被布置为功率放大器的其列克斯(Chireix)对，并被配置为作为多路Doherty结构中的主功率放大器进行操作。第三功率放大器110被配置为作为多路Doherty结构中的第一辅助功率放大器进行操作，并且第四功率放大器112被配置为作为多路Doherty结构中的第二辅助功率放大器进行操作。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的复合功率放大器***100。图2所示的实施例是图1所示实施例的可能实施。复合功率放大器***100包括被配置为接收输入信号的输入节点102，被配置为输出输出信号的输出节点104。在这个特定实施例中，输出节点104可以连接到天线118。复合功率放大器***100包括第一功率放大器106、第二功率放大器108、第三功率放大器110和第四功率放大器112。这四个功率放大器106、108、110和112一起被配置在多路Doherty结构中并连接在输入节点102和输出节点104之间。第一功率放大器106和第二功率放大器108被布置为功率放大器的Chireix对，并被配置为作为多路Doherty结构中的主功率放大器进行操作。第三功率放大器110被配置为作为多路Doherty结构中的第一辅助功率放大器进行操作，并且第四功率放大器112被配置为作为多路Doherty结构中的第二辅助功率放大器进行操作。
复合功率放大器***100还包括驱动信号设备114，其被配置为向第一功率放大器106提供第一驱动信号、向第二功率放大器108提供第二驱动信号、向第三功率放大器110提供第三驱动信号、以及向第四功率放大器112提供第四驱动信号。驱动信号设备114被配置为向第一功率放大器106提供第一驱动信号，以便为所述输入信号的所有电压电平操作第一功率放大器106、向第二功率放大器108提供第二驱动信号，以便为所述输入信号的所有电压电平操作第二功率放大器108。
驱动信号设备114可以包括数字硬件。驱动信号设备的一部分可以在计算机中实现。可选地，驱动信号设备114可以是纯模拟的。
而且，第一功率放大器106包括连接到驱动信号单元104的第一输入端120和第一输出端122。第二功率放大器108包括连接到驱动信号单元104的第二输入端124和第二输出端126。第三功率放大器110包括连接到驱动信号单元104的第三输入端128和第三输出端130。第四功率放大器112包括连接到驱动信号单元114的第四输入端132和第四输出端134。第四输出端134被直接连接到输出节点104。
复合功率放大器***100还包括连接到第一输出122的第一准阻抗变换器136和连接到第二输出126的第二准阻抗变换器138。第一准阻抗变换器136构成第一适配网络，并且第二准阻抗变换器138构成第二适配网络。第一准阻抗变换器136通过将第一输出122上的信号相移90°减去校正角度δ的量来变换第一输出122上的信号。第二准阻抗变换器138通过将第二输出126上的信号相移90°加上校正角度δ的量来变换第二输出126上的信号。第一准阻抗变换器136、第二准阻抗变换器138和第三输出130全部连接到公共节点140。复合功率放大器***100还包括连接在公共节点140和输出节点104之间的第三阻抗变换器142。第三阻抗变换器142构成第三适配网络。第三阻抗变换器142对公共节点上的信号进行90°度的相移。第四功率放大器112直接连接到输出节点104。
图3示出了作为根据图2的实施例的复合功率放大器***的标准化输出电压的函数的效率。在图3a中，在T1处示出效率的第一最大值，此处输出电压幅度约为最大输出电压的20％。在T2处示出效率的第二最大值，此处输出电压约为最大输出电压的35％。在第三个点T3处示出了为最大输出电压的40％的输出电压。在第四个点T4处示出了约为最大输出电压的63％的输出电压。
如发明内容所述，本发明的主要优点如下。负载牵引比(Load Pull Ratio，LPR)保持较低水平。对于图2所示的实施例，当如T1处所示回退(Back Off，BO)为-13dB时，所述主设备的LPR是6.9dB。当如T2处所示BO为-9dB时，所述主设备的LPR为2.9dB。此外，当BO为-4dB时，峰值T4处的LPR为4.2dB。下面的表1示出了根据本发明实施例的复合功率放大器***和根据传统技术的功率放大器的LPR值的对比。根据传统技术，在功率放大器的T4处没有峰值。
表1
LPR的较低水平将提高使用真实设备实现的效率，并且与根据传统技术的功率放大器的带宽的相比，还将提高根据图2实施例的复合功率放大器***的带宽。
可以观察到，根据本发明实施例的复合功率放大器***中的漏极效率可以在诸如从-13dB到-9dB(即，从0)的功率电平的宽范围内保持几乎恒定。恒定效率的范围可以通过对复合功率放大器***中的元件的适当选择来控制，如将在后面解释的。复合功率放大器***也可以被优化，以最大化给定统计的调制信号的平均效率。
驱动信号单元114可以以许多不同的方式来实现。它可以使用模拟组件或数字组件来实现。驱动信号单元114也可以使用数字硬件(例如计算机)来实现。
图4a示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的不同驱动信号的幅度。图4b示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的不同驱动信号的相位。
图4a中的曲线144描绘了到第一功率放大器106和第二功率放大器108的驱动信号的幅度。因此，分别到第一功率放大器106和第二功率放大器108的驱动信号144的幅度是相等的。曲线146描绘了到第三功率放大器110的驱动信号的幅度。最后，曲线148描绘了到第四功率放大器112的驱动信号的幅度。
相应地，在图4b中，所述曲线描绘了到第一功率放大器106的第一驱动信号的相位和到第二功率放大器108的第二驱动信号的相位，曲线152描绘了到第三功率放大器110的第三驱动信号的相位，并且曲线154描绘了到第四功率放大器112的第四驱动信号的相位。
从图4a中可以看出，直到第一功率放大器106和第二功率放大器108的效率的第一最大值T1，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号分别与输出节点104上的输出功率成线性关系，并且其中所述第一驱动信号与所述第二驱动信号之间的相位差恒定直到所述效率的第一最大值。从图4a中可以看出，到第三功率放大器110的驱动信号的幅度从最大输出功率在输出功率-8dB处开始上升。这个输出功率对应于T3。因此，提供所述第三驱动信号以激活第三功率放大器110，用于所述输出信号的电压电平超过对应于T3的第一预定阈值电平。选择T3来根据T1和T2的位置最大化复合功率放大器***100的效率。在该输出功率下，到第一功率放大器106的所述驱动信号的幅度和到第二功率放大器108的所述驱动信号的幅度具有第一不连续性d1。到第四功率放大器112的驱动信号的幅度从最大输出功率在输出功率-4dB处开始上升。如上所述，该输出功率对应于T4。因此，提供第四驱动信号以激活第四功率放大器112，用于所述输出信号电压电平超过对应于T4的第二预定阈值电平。选择该第二预定阈值电平的位置也是为了根据T1和T2的位置最大化复合功率放大器***100的效率。在对应于T4的输出功率处，到第一功率放大器106的驱动信号的幅度和到第二功率放大器108的驱动信号的幅度具有第二不连续性d2。
从图4中可以看出，驱动信号设备114被配置为提供第三驱动信号和第四驱动信号，其具有以非线性方式随着输出信号的电压变化的幅度和恒定的相位。
下面将更详细地描述放大器的大小和T1、T2、T3和T4的位置。
图5a示出了复合功率放大器***中的不同功率放大器106、108、110、112上的作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的漏极电压摆动。曲线156描绘了第一功率放大器106和第二功率放大器108的电压摆动。曲线158描绘了第三功率放大器110的电压摆动。曲线160描绘了第四功率放大器112的电压摆动。
图5b示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的不同功率放大器106、108、110、112的漏极电压的相位。曲线162描绘第一功率放大器106的漏极电压的相位。曲线164描绘第二功率放大器108的漏极电压的相位。曲线166描绘第三功率放大器110的漏极电压的相位。曲线168描绘了第四功率放大器112的漏极电压的相位。
驱动信号设备114被配置为提供第一驱动信号144，使得直到针对第一功率放大器106的最大电压摆动的输出电压，第一驱动信号144的幅度与所述输出信号的输出电压成线性关系。针对最大电压摆动的输出电压的输出功率在图4a中表示为MS，并且位于从最大输出功率的输出功率-15.6dB处。类似地，直到针对第二功率放大器108的最大电压摆动的输出电压，所述第二驱动信号的幅度与所述输出信号的输出电压成线性关系。该输出功率也在图4中示出。所述第一驱动信号和所述第二驱动信号之间的相位差恒定，直到针对最大电压摆动MS的输出电压。对于高于所述第一功率放大器的最大电压摆动MS的输出电压和第二功率放大器的最大电压摆动MS的输出电压的输出电压，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号之间的相位差以非线性方式改变。
图6a示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的功率放大器的漏极阻抗。曲线170描绘了第一功率放大器106和第二功率放大器108上的阻抗的大小。曲线172描绘了第三功率放大器110上的阻抗的大小。曲线174示出了第四功率放大器112上的阻抗的大小。
图6b示出了作为从最大输出功率以dB为单位的输出功率的函数的功率放大器上的阻抗的相位。曲线176描绘了第一功率放大器106上的阻抗的相位。曲线178描绘了第二功率放大器108上的阻抗的相位。第三功率放大器110上的阻抗的相位以及第四功率放大器112上的阻抗的相位从它们在T3和T4的起始处为零。在图6b中，可以看到阻抗达到对应于效率最大值的实数值的位置。与传统技术解决方案相反，从T3到峰包功率(Peak EnvelopPower，PEP)，明显可以保持所有四个设备的阻抗都是实数。这是由于第三功率放大器110和第四功率放大器112的非线性驱动。在T3之后，所有四个功率放大器106、108、110、112上的阻抗的相位均为零，其由实线180表示。
第一预定阈值电平和第二预定阈值电平是基于复合功率放大器***100的效率峰值最接近于零输出电压来确定的；以及第一功率放大器106的峰值功率与第二功率放大器108的峰值功率之和与第三功率放大器110或第四功率放大器112的峰值功率之间的比率。
在图6中直到表示为MS的电压的最大摆动，构成Chireix对的第一功率放大器106和第二功率放大器108以它们之间的恒定相位差线性地驱动。从图6b可以看出，对于所述第一功率放大器和所述第二功率放大器，当阻抗的相位为零时，第一效率峰值在T1处。在MS后直到T4，这两个设备的幅度和相位以非线性方式变化，这可以在理论上计算。在T4后和直到最大功率PEP，应该以如图4a和4b所示的恒定的幅度和恒定的相位驱动这两个设备。第一峰值设备应该从T3开始，并且应该以恒定的相位非线性地驱动到最大功率。第二峰值设备应该从T4开始，并且应该以非线性幅度和恒定相位驱动。
第一设计参数是整个复合功率放大器***100的最大峰值功率。构成所述峰值设备的第三功率放大器110和第四功率放大器112在这个示例中等功率大小。第二设计参数被定义为第三功率放大器110和第四功率放大器112中的一个的峰值功率大小与第一功率放大器106和第二功率放大器108中的一个的峰值功率大小的两倍(在这种情况下其等于第一功率放大器106和第二功率放大器108的功率之和)的比率。知道这两个参数，可以计算组成该复合功率放大器***的四个功率放大器106、108、110、112的峰值功率大小(peak powersize，PEP)。如果我们要设计一个比率为1.5的600W PEP PA，那么包括第一功率放大器106和第二功率放大器108的主放大器的大小就是由两个75W PEP功率放大器组成的150W PEP。构成所述峰值设备的第三功率放大器110和第四功率放大器112都被设置为225W的PEP。比率“r”将是：r＝225/150＝1.5。r可以位于区间1-2之间。
第三个也是最后一个设计参数是T1，它将设置主晶体管的最大负载牵引比和所述“δ”或用传输线实现的Chireix对之间的相位差(见图6)。T1的位置决定了图4所示的MS的位置。
一旦设备大小已知，可以计算所述第一峰值设备应当开始的功率电平，此处表示为T3。这同样适用于以T4表示的第二峰值将开始的功率电平。表示为T2的功率电平是在Chireix对中两个设备呈现的阻抗“享受”实际阻抗的功率电平，其确保可以计算出最大效率T2。
示例设计：
表2
图7示意性地示出了根据本发明另一实施例的复合功率放大器***100。仅描述图2中的复合功率放大器***100与图7的复合功率放大器***100之间的差异。第一准阻抗变换器136和第二准阻抗变换器138直接连接到输出节点104。复合功率放大器***100还包括连接在第三功率放大器110的输出130与输出节点104之间的第三阻抗变换器182。第三阻抗变换器182构成第三适配网络。第三阻抗变换器182将公共节点上的信号以90°的角度移位。复合功率放大器***100还包括连接在第三功率放大器110的输出130和第四功率放大器112的输出之间的第四阻抗变换器184。第四阻抗变换器184构成第四适配网络。第四阻抗变换器184以90°的角度移位信号。
图8示意性地示出了用于无线通信***400的发射器设备300，该发射器设备300包括根据上述任何一个实施例的复合功率放大器***100。无线通信***400还包括基站500，该基站500也可以包括根据上述任一实施例的正交数字功率放大器***100。虚线箭头A1表示从发射器设备300到基站500的传输。实线箭头A2表示从基站500到发射器设备300的传输。
上面描述的复合功率放大器***可以用来在漏极效率方面实现最佳的窄带/宽带设计。当使用1.8GHz的GaN设备，在功率平均比(Power to Average Ratio，PAR)为8dB，输出功率为80W并且满足所有线性要求时传输40MHz的信号，已经可以证明比传统技术高3％的漏极效率。
本发射器设备300可以是任何能够在无线通信***(有时也称为作为蜂窝无线电***)中无线通信的长期演进(Long Term Evolution，LTE)中的用户设备(UserEquipment，UE)、移动台(mobile station，MS)、无线终端或移动终端。所述UE可以进一步被称为移动电话、蜂窝电话、计算机平板电脑或具有无线能力的膝上型电脑。在本上下文中，所述UE可以是例如手提的、便携式的、手持式的，计算机包括的或车载的移动设备，其能够经由无线电接入网络与另一个实体如另一个接收器或服务器进行语音或数据通信。所述UE可以是站(Station，STA)，STA是包含到无线介质(Wireless Medium，WM)的符合IEEE802.11的介质访问控制(Media Access Control，MAC)和物理层(Physical Layer，PHY)接口的任何设备。
本发射器设备300还可以是基站(无线电)网络节点或接入节点或接入点或基站，例如无线电基站(Radio Base Station，RBS)，其在一些网络中可被称为发射器、“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B节点”，取决于所使用的技术和术语。所述无线电网络节点可以具有不同的类别，诸如例如宏eNodeB、家庭eNodeB或微微基站，基于发射功率并且也是小区大小。所述无线电网络节点可以是站(Station，STA)，其是包含到无线介质(WirelessMedium，WM)的符合IEEE 802.11的介质访问控制(Media Access Control，MAC)和物理层(Physical Layer，PHY)接口的任何设备。

Claims (16)

1.一种复合功率放大器***(100)，包括：
输入节点(102)，被配置为接收输入信号，
输出节点(104)，被配置为输出输出信号，以及
一起配置在连接于所述输入节点(102)和所述输出节点(104)之间的多路多赫蒂Doherty结构中的至少第一功率放大器(106)、第二功率放大器(108)、第三功率放大器(110)和第四功率放大器(112)，其中所述第一功率放大器(106)和所述第二功率放大器(108)被配置为功率放大器的其列克斯Chireix对，并被配置为作为所述多路Doherty结构中的主功率放大器进行操作，其中所述第三功率放大器(110)被配置为作为所述多路Doherty结构中的第一辅助功率放大器进行操作，并且其中所述第四功率放大器(112)被配置为作为所述多路Doherty结构中的第二辅助功率放大器进行操作。
2.根据权利要求1所述的复合功率放大器***(100)，还包括驱动信号设备(114)，被配置为向所述第一功率放大器(106)提供第一驱动信号，向所述第二功率放大器(108)提供第二驱动信号，向所述第三功率放大器(110)提供第三驱动信号，向所述第四功率放大器(112)提供第四驱动信号，其中所述驱动信号设备(114)被配置为：
向所述第一功率放大器(106)提供所述第一驱动信号，以便为所述输入信号的所有电压电平操作所述第一功率放大器(106)，以及
向所述第二功率放大器(108)提供所述第二驱动信号，以便为所述输入信号的所有电压电平操作第二功率放大器(108)。
3.根据权利要求2所述的复合功率放大器***(100)，其中所述驱动信号设备(114)包括数字硬件。
4.根据权利要求2或3所述的复合功率放大器***(100)，其中所述驱动信号设备(114)被配置为：
提供所述第一驱动信号，使得第一驱动信号的电压与所述输出信号的所述输出电压成线性关系，直到所述第一功率放大器(106)的最大电压摆动的所述输出电压，
提供所述第二驱动信号，使得第二驱动信号的幅度与所述输出信号的输出电压成线性关系，直到所述第二功率放大器(108)的最大电压摆动的所述输出电压，以及
其中所述第一驱动信号和所述第二驱动信号之间的相位差恒定，直到所述第一功率放大器(106)和所述第二功率放大器(108)中的至少一个的最大电压摆动的所述输出电压。
5.根据权利要求4所述的复合功率放大器***(100)，其中，所述驱动信号设备(114)被配置为提供所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，使得所述第一驱动信号的幅度、所述第二驱动信号的幅度以及所述第一驱动信号和所述第二驱动信号之间的相位差中的至少一个，对高于所述第一功率放大器的最大电压摆动的所述输出电压和所述第二功率放大器的最大电压摆动的所述输出电压的输出电压，以非线性方式改变。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的复合功率放大器***(100)，其中，所述驱动信号设备(114)被配置为提供第三驱动信号以激活所述第三功率放大器(110)，用于所述输出信号的电压电平超过第一预定阈值电平。
7.根据权利要求6所述的复合功率放大器***(100)，其中所述驱动信号设备(114)被配置为提供第四驱动信号以激活所述第四功率放大器(112)，用于所述输出信号的电压电平超过第二预定阈值电平，所述第二预定阈值电平高于所述第一预定阈值电平。
8.根据权利要求7所述的复合功率放大器***(100)，其中所述第一预定阈值电平和所述第二预定阈值电平是基于最接近零输出电压的所述复合功率放大器***(100)的效率峰值，以及所述第三功率放大器(110)的峰值输出功率或所述第四功率放大器(112)的峰值输出功率与所述第一功率放大器(106)和所述第二功率放大器(108)的峰值输出功率之和的比率确定的。
9.根据权利要求7或8所述的复合功率放大器***(100)，其中所述驱动信号设备(114)被配置为提供所述第三驱动信号和所述第四驱动信号，所述第三驱动信号和所述第四驱动信号具有以非线性方式随着所述输出信号的电压变化的幅度和恒定的相位。
10.根据前述权利要求中任一项所述的复合功率放大器***(100)，还包括第一适配网络(136)和第二适配网络(138)，其中所述第一适配网络(136)连接在所述第一功率放大器(106)的输出和公共节点(140)之间，以及所述第二适配网络(138)连接在所述第二功率放大器(108)的输出和所述公共节点(140)之间，以便提供所述功率放大器的Chireix对。
11.根据权利要求10所述的复合功率放大器***(100)，还包括第三适配网络(142)，并且其中所述公共节点(140)经由所述第三适配网络(142)连接到所述输出节点(104)。
12.根据权利要求10所述的复合功率放大器***(100)，其中所述第三功率放大器(110)的输出经由所述第三适配网络(142)连接到所述输出节点(104)。
13.根据权利要求10、11或12所述的复合功率放大器***(100)，其中所述第四功率放大器(112)的输出直接连接到所述输出节点(104)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的复合功率放大器***(100)，其中，所述第三功率放大器(110)的峰值输出功率或所述第四功率放大器(112)的峰值输出功率与第一功率放大器(106)和第二功率放大器(108)的峰值输出功率之和的比率r在1-2的范围内。
15.根据权利要求14所述的复合功率放大器***(100)，其中所述第三功率放大器(110)和所述第四功率放大器(112)被配置为具有相等的峰值输出功率。
16.一种用于无线通信***(400)的发射器设备(300)，所述发射器设备(300)包括根据前述权利要求中任一项所述的复合功率放大器***(100)。
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